使用SM4国密加密算法对Spring Boot项目数据库连接信息以及yaml文件配置属性进行加密配置（读取时自动解密）

原创 2024-02-28 21:30:53 6k 阅读 AI写同款

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Java使用国密算法 *** sm3 摘要签名算法/*** str重复执行sm3签名后的值是相同的} }测试结果可以看出SM3摘要签名算法是可以重复执行，且多次执行结果一致的。需要注意的是SM3 算法是不可逆的，只能从原文得到摘要签名，不能从摘要签名反向得到原文，这一点和MD5算法是相似的。阅读详情

AI摘要

本文介绍了如何在SpringBoot应用中使用SM4算法对数据库配置信息进行加密和解密，以保护敏感数据安全，包括引入依赖、编写加密解密工具类、自定义数据源和使用Jasypt扩展至所有配置属性加密。

一、前言

在业务系统开发过程中，我们必不可少的会使用数据库，在应用开发过程中，数据库连接信息往往都是以明文的方式配置到yaml配置文件中的，这样有密码泄露的风险，那么有没有什么方式可以避免呢？方案当然是有的，就是对数据库密码配置的时候进行加密，然后读取的时候再进行解密，这样就可以避免敏感信息泄露了。

二、SM4算法

目前市面上流行的加密算法有很多，本次我们采用国产加密算法SM4进行介绍。

SM4加密算法是一种分组对接加密算法，详细信息可以参考百度百科：

SM4：SM4百科

在这里插入图片描述

三、数据库配置信息加解密

1. 导入相关加解密依赖

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk15to18</artifactId>
    <version>1.76</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>cn.hutool</groupId>
    <artifactId>hutool-all</artifactId>
    <version>5.8.25</version>
</dependency>

2. 编写加解密工具类

import cn.hutool.crypto.SmUtil;
import cn.hutool.crypto.symmetric.SM4;

public class SM4Utils {

    /**
     * SM4是对称加密，需要设置一个加解密秘钥
     * <p>
     * System.out.println(Arrays.toString("@Jhx2024#$%^&*!+".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
     * 特别注意字符串key的长度需要16位
     */
    private static final byte[] keys = new byte[]{64, 74, 104, 120, 50, 48, 50, 52, 35, 36, 37, 94, 38, 42, 33, 43};

    /**
     * 创建一个SM4加解密对象
     */
    private static final SM4 sm4 = SmUtil.sm4(keys);

    /**
     * 设置一个标识符，标识@SM4@- 开头的字符串是经过SM4加密的需要解密
     */
    public static final String SM4_PREFIX = "@SM4@-";


    /**
     * 对字符串进行加密
     *
     * @param value
     * @return
     */
    public static String encryptStr(String value) {
        // 对加密的字符串添加前缀，方便标识这是一个加密以后的字符串
        return SM4_PREFIX + sm4.encryptBase64(value);
    }

    /**
     * 对字符串进行解密
     *
     * @param encryptValue
     * @return
     */
    public static String decryptStr(String encryptValue) {
        // 解密时，需要去除加密标识符
        return encryptValue.startsWith(SM4_PREFIX) ? sm4.decryptStr(encryptValue.substring(SM4_PREFIX.length())) : encryptValue;
    }
}

注意：字符串key的长度需要16位，否则会报错：

Exception in thread "main" cn.hutool.crypto.CryptoException: InvalidKeyException: SM4 requires a 128 bit key
	at cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricCrypto.encrypt(SymmetricCrypto.java:277)
	at cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricEncryptor.encrypt(SymmetricEncryptor.java:139)
	at cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricEncryptor.encryptBase64(SymmetricEncryptor.java:159)
	at com.learn.util.SM4Utils.encryptStr(SM4Utils.java:34)
	at com.learn.SnowFlakeDemoApplication.main(SnowFlakeDemoApplication.java:17)
Caused by: java.security.InvalidKeyException: SM4 requires a 128 bit key
	at org.bouncycastle.jcajce.provider.symmetric.util.BaseBlockCipher.engineInit(Unknown Source)
	at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1246)
	at javax.crypto.Cipher.init(Cipher.java:1186)
	at cn.hutool.crypto.CipherWrapper.initMode(CipherWrapper.java:116)
	at cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricCrypto.initMode(SymmetricCrypto.java:415)
	at cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricCrypto.encrypt(SymmetricCrypto.java:274)
	... 4 more

3. SM4工具类测试

测试代码

String str = "hello, world";
System.out.println("原始字符串: " + str);
str = SM4Utils.encryptStr(str);
System.out.println("经过SM4默认秘钥加密字符串: " + str);
str = SM4Utils.decryptStr(str);
System.out.println("经过SM4默认秘钥解密字符串: " + str);

测试结果

4. 对数据库配置信息进行加解密

1. 修改数据库配置信息

对数据库配置信息进行加密，加密信息的生成需要使用我们自定义的SM4Utils工具类：

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/uid
    username: '@SM4@-tWyNqklSTiV5W3gN4dTQ2g=='
    password: '@SM4@-tWyNqklSTiV5W3gN4dTQ2g=='

此时，启动项目，数据库信息加载时，肯定会报错：

在这里插入图片描述

2. 自定义数据源解密

针对加密的数据库配置信息，需要自定义解密，所以需要自定义一个DataSource对象：

import com.learn.util.SM4Utils;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;

public class MyHikariDataSource extends HikariDataSource {

    @Override
    public String getUsername() {
        // 对用户名进行解密
        return SM4Utils.decryptStr(super.getUsername());
    }

    @Override
    public String getPassword() {
        // 对密码进行解密
        return SM4Utils.decryptStr(super.getPassword());
    }
}

3.修改数据库配置

spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/uid
    username: '@SM4@-tWyNqklSTiV5W3gN4dTQ2g==' # 经过SM4Utils.encryptStr方法加密
    password: '@SM4@-tWyNqklSTiV5W3gN4dTQ2g==' # 经过SM4Utils.encryptStr方法加密
    type: com.learn.db.MyHikariDataSource  # 指定自定义的DataSource类

注意：我这里是使用的spring boot默认HikariDataSource数据源，所以自定义DataSource继承HikariDataSource类，如果是其他数据源，比如druid数据源，继承Druid的DataSource类即可。

4. 启动测试

在这里插入图片描述

启动不报错，业务正常，改造完成。

四、扩展——支持对所有配置属性加解密

针对上述对数据库加解密思路可以发现，这套逻辑也适用于针对spring boot所有属性的读取。

1. 导入jasypt-spring-boot-starter依赖

Jasypt为Spring Boot应用提供property sources的加密支持。

<dependency>
    <groupId>com.github.ulisesbocchio</groupId>
    <artifactId>jasypt-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>3.0.5</version>
</dependency>

2. 自定义加密属性探测器实现

package com.learn.pro;

import com.learn.util.SM4Utils;
import com.ulisesbocchio.jasyptspringboot.EncryptablePropertyDetector;

public class MyEncryptablePropertyDetector implements EncryptablePropertyDetector {

    /**
     * 判断是否是需要解密的字符串
     *
     * @param s
     * @return
     */
    @Override
    public boolean isEncrypted(String s) {
        if (s != null) {
            return s.startsWith(SM4Utils.SM4_PREFIX); // 判断是否有SM4加密标识
        }
        return false;
    }

    /**
     * 获取截取掉加密标识以后的字符串
     *
     * @param s
     * @return
     */
    @Override
    public String unwrapEncryptedValue(String s) {
        return s.substring(SM4Utils.SM4_PREFIX.length());
    }
}

3. 自定义密码解析器

package com.learn.pro;

import com.learn.util.SM4Utils;
import com.ulisesbocchio.jasyptspringboot.EncryptablePropertyResolver;

public class MyEncryptablePropertyResolver implements EncryptablePropertyResolver {

    private MyEncryptablePropertyDetector encryptablePropertyDetector;

    public MyEncryptablePropertyResolver(MyEncryptablePropertyDetector encryptablePropertyDetector) {
        this.encryptablePropertyDetector = encryptablePropertyDetector;
    }

    @Override
    public String resolvePropertyValue(String s) {
        /**
         * 判断是否需要解密，如果需要解密则返回解密以后的值
         */
        if (encryptablePropertyDetector.isEncrypted(s)) {
            return SM4Utils.decryptStr(s);
        }
        return s;
    }
}

4. 自定义装配类生效

package com.learn.pro;

import com.ulisesbocchio.jasyptspringboot.EncryptablePropertyResolver;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class MyJasyptConfig {

    @Bean
    public MyEncryptablePropertyDetector encryptablePropertyDetector() {
        return new MyEncryptablePropertyDetector();
    }

    @Bean
    public EncryptablePropertyResolver encryptablePropertyResolver() {
        return new MyEncryptablePropertyResolver(encryptablePropertyDetector());
    }

}

5. 测试

我们这里自定义一个属性，进行加密测试，加密信息的生成需要使用我们自定义的SM4Utils工具类：

sm4:
  test: "@SM4@-1LnppEtMiTgGtTJ4shhYMg=="  # SM4Utils.encryptStr("hello, SM4!")

测试代码：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

import javax.annotation.PostConstruct;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

    @Value("${sm4.test}")
    private String sm4Test;

    private static DemoApplication demoApplication;

    @PostConstruct
    public void init() {
        demoApplication = this;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);

        System.out.println("\n获取属性sm4.test = "+ demoApplication.sm4Test);
    }

}