CN111224968B - 一种随机选择中转服务器的安全通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随机选择中转服务器的安全通信方法，首先，客户端A将数据HASH处理取最后一位，根据IP映射表获取对应中转服务器的IP；其次，客户端A利用对称加密与非对称加密算法加密数据包发送给中转服务器；再次，中转服务器利用对称加密与非对称加密算法将数据包进行解密并发送给登记服务器；从次，客户端B在登记服务器上进行登记；最后，登记服务器利用对称加密算法将数据包进行加密并发送给客户端B，客户端B利用对称加密算法将数据包解密以供业务需要。本方法使用随机中转机制，有效降低了数据在传输过程中被抓取的风险，大大提高客户端在通讯过程中数据包被破解的难度，增加通讯的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，具体为一种随机选择中转服务器的安全通信方法。
背景技术
目前在网络传输中常用的加密方式基本是对称加密与非对称加密。
对称加密是服务端和客户端都采用相同的密钥，客户端将要发送的信息采用约定好的密钥进行加密，之后传输到服务器端，服务器端接收到密文后，用约定好的密钥进行解密。
非对称加密需要两个密钥：公开密钥(以下简称公钥)与私有密钥(以下简称私钥)，公钥和私钥是一对，用公钥加密的数据，只有用对应的私钥才能解密；如果用私钥加密，那么只有用对应的公钥才能解密，因为加密与解密用的是不同的密钥，所以被称为非对称加密。假如甲和乙进行通信，正常加密信息交换的过程是：张三生成一对密钥，将其中一把作为公钥向其他方公开，李四获得该公钥，并使用该密钥对需要发送的信息进行加密后发送给张三，然后张三再用自己的私钥进行解密。一般而言，现实中主要采用数字证书的形式发布公钥。
目前大多数的IM(即时通信)***在与服务器的通讯过程中仅仅采用弱加密甚至不加密的方式，造成潜在的信息泄密可能。在不加密的情况下攻击者可以利用抓包软件对数据包进行截取并获取其中的内容。在弱加密的情况下如采用DEC、AES、XTEA等对称加密算法，由于密钥是固定的客户端和服务器需要事先约定好密钥的生成规则，一旦生成规则泄露(例如通过内部开发人员或者客户端软件被攻击者反编译破解)攻击者同样可以利用抓包软件对数据包进行截取并获取其中的内容。
以上所述，攻击者利用加密的缺陷监听和窃取重要的数据，这种泄密会给企业和个人造成不可估量的损失，尤其是一些特殊行业，如金融和证券等行业将会构成巨大的商业安全威胁。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种随机选择中转服务器的安全通信方法，有效提高了客户端和客户端之间通信时数据包的安全性，降低隐私泄露的风险。
本发明是以如下技术方案实现的:一种随机选择中转服务器的安全通信方法，通信方包括客户端、16台中转服务器和1台登记服务器三个部分；
首先，客户端A将数据HASH处理取最后一位，根据IP映射表获取对应中转服务器的IP；16台中转服务器按照16进制进行编号即数字0-9字母A-F与IP对应，生成IP映射表安装在客户端A本地；客户端A将需要发送的数据使用HASH进行处理，获取HASH字符串的最后一位；客户端A使用HASH字符串的最后一位根据本地的IP映射表查询到请求中转服务器IP；
其次，客户端A利用对称加密与非对称加密算法加密数据包发送给中转服务器；
再次，中转服务器利用对称加密与非对称加密算法将数据包进行解密并发送给登记服务器；
从次，客户端B在登记服务器上进行登记；
最后，登记服务器利用对称加密算法将数据包进行加密并发送给客户端B，客户端B利用对称加密算法将数据包解密以供业务需要。
优选的，客户端A先把需要发送的数据进行HASH并取字符串的最后一位，由于HASH的特殊性，字符串最后一位必定是数字0-9或字母A-F总共16个字符中的一个，采用16台中转服务器进行编号与IP的映射，预先生成IP映射表存在本地，客户端A对比IP映射表，获取到中转服务器IP，进行请求公钥，中转服务器利用非对称加密算法生成公钥与私钥，中转服务器获得请求将公钥发送给客户端A，客户端A接收到公钥后，在本地利用对称加密生成KEY-A并保存本地以供后续使用，客户端A使用公钥对KEY-A进行加密并发送给中转服务器，中转服务器接收到加密KEY-A后使用私钥进行解密，得到原始KEY-A，服务器A把需要发送的信息封装成数据包并使用KEY-A进行加密，将加密后的数据包发送给中转服务器，中转服务器接收到加密数据包后使用KEY-A进行解密，得到原始数据包。
优选的，客户端A发送信息流程如下：
(1)16台中转服务器按照16进制进行编号即数字0-9字母A-F与IP对应，生成IP映射表安装在客户端A本地；
(2)客户端A将需要发送的数据使用HASH进行处理，获取HASH字符串的最后一位；
(3)客户端A使用HASH字符串的最后一位根据本地的IP映射表查询到请求中转服务器IP；
(4)客户端A根据中转服务器IP向中转服务器请求公钥；
(5)中转服务器接受到请求后将公钥发送给客户端A；
(6)客户端A接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-A并记录至本地以供后续使用；
(7)客户端A利用非对称加密算法使用公钥将KEY-A进行加密，并将加密后的KEY-A发送给中转服务器；
(8)中转服务器接收到加密后的KEY-A后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用；
(9)客户端A将需要发送的数据封装成数据包，利用对称加密算法使用KEY-A将数据包进行加密并发送给中转服务器；
(10)中转服务器接收到加密数据包后，利用对称加密算法使用KEY-A进行解密，得到原始数据包；
优选的，客户端B向登记服务器发起请求公钥，登记服务器利用非对称加密算法生成公钥与私钥并将公钥发送给客户端B，客户端B接收到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-B并保存本地以供后续使用，客户端B使用公钥对KEY-B进行加密并发送给登记服务器，登记服务器接收到加密KEY-B后使用私钥进行解密，得到原始KEY-B并将客户端B的IP与KEY-B对应存入IP-KEY表中以供后续使用；
优选的，客户端B的登记流程如下：
(1)客户端B向登记服务器发送请求公钥；
(2)登记服务器接收到请求后，将公钥发送给客户端B；
(3)客户端B接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-B并记录至本地以供后续使用；
(4)客户端B利用非对称加密算法使用公钥将KEY-B进行加密；
(5)客户端B将加密后的KEY-B发送给登记服务器；
(6)登记服务器接收到加密后的KEY-B后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用；
优选的，中转服务器得到原始数据包后发送给登记服务器，登记服务器接收到原始数据包，根据数据包中的目标IP与IP-KEY表进行对比得到KEY-B，登记服务器利用对称加密算法使用KEY-B将数据包加密，并发送给客户端B，客户端B接收到加密数据包后，使用KEY-B对其进行解密得到原始数据包以供业务需要。
优选的，客户端B获取信息流程如下：
(1)中转服务器将原始数据包发送给登记服务器；
(2)登记服务器根据原始数据包中的目标IP与IP-KEY表中进行对比，得到KEY-B；
(3)登记服务器利用对称加密算法使用KEY-B将数据包进行加密，并按目标IP发送给客户端B；
(4)客户端B接收加密数据包；
(5)客户端B利用对称加密算法使用KEY-B对加密数据包进行解密，得到原始数据包以供业务使用。
与已有技术方案相比，本发明的有益效果：
1)充分利用并集成已有的加密技术优点；
2)使用随机中转机制，有效降低了数据在传输过程中被抓取的风险。
3)结合非对称加密、对称加密的技术对现有加密方式进行改进，大大提高客户端在通讯过程中数据包被破解的难度，增加通讯的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明中的整体信息传输流程图；
图2为本发明中客户端A信息发送流程图；
图3为本发明中客户端B登记流程图；
图4为本发明中客户端B获取信息流程图；
图5为本发明中IP映射表格式示意图；
图6为本发明中数据包格式示意图；
图7为本发明中IP-KEY表格式示意图。
具体实施方式
如图1所示一种随机选择中转服务器的安全通信方法，通过客户端、中转服务器、登记服务器利用对称加密结合非对称加密实现客户端信息发送、客户端登记与客户端获取信息三个流程。首先，客户端A将数据HASH处理取最后一位，由于HASH的特殊性，字符串最后一位必定是数字0-9或字母A-F总共16个字符中的一个，所有选择16台中转服务器进行编号与IP的映射，预先生成IP映射表存在本地，客户端A对比IP映射表，获取到对应中转服务器IP；其次，客户端A利用对称加密与非对称加密算法加密数据包发送给中转服务器；再次，中转服务器利用对称加密与非对称加密算法将数据包进行解密并发送给登记服务器；从次，客户端B在登记服务器上进行登记；最后，登记服务器利用对称加密算法将数据包进行加密并发送给客户端B，客户端B利用对称加密算法将数据包解密以供业务需要。
如图2所示，本发明中客户端A向中转服务器发送信息流程如下：
(1)16台中转服务器按照16进制进行编号(数字0-9字母A-F)与IP对应，生成IP映射表安装在客户端本地；
(2)客户端A将需要发送的数据使用HASH进行处理，获取HASH字符串的最后一位；
(3)客户端A使用HASH字符串的最后一位根据本地的IP映射表查询到请求中转服务器IP；
(4)客户端A根据中转服务器IP向中转服务器请求公钥；
(5)中转服务器接受到请求后将公钥发送给客户端A；
(6)客户端A接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-A并记录至本地以供后续使用；
(7)客户端A利用非对称加密算法使用公钥将KEY-A进行加密，并将加密后的KEY-A发送给中转服务器；
(8)中转服务器接收到加密后的KEY-A后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用；
(9)客户端A将需要发送的数据封装成数据包，利用对称加密算法使用KEY-A将数据包进行加密并发送给中转服务器；
(10)中转服务器接收到加密数据包后，利用对称加密算法使用KEY-A进行解密，得到原始数据包；
如图3所示，本发明中客户端B的登记流程如下：
(1)客户端B向登记服务器发送请求公钥；
(2)登记服务器接收到请求后，将公钥发送给客户端B；
(3)客户端B接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-B并记录至本地以供后续使用；
(4)客户端B利用非对称加密算法使用公钥将KEY-B进行加密；
(5)客户端B将加密后的KEY-B发送给登记服务器；
(6)登记服务器接收到加密后的KEY-B后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用；
如图4所示，本发明中客户端B获取信息流程如下：
(1)中转服务器将原始数据包发送给登记服务器；
(2)登记服务器根据原始数据包中的目标IP与IP-KEY表中进行对比，得到KEY-B；
(3)登记服务器利用对称加密算法使用KEY-B将数据包进行加密，并按目标IP发送给客户端B。
(4)客户端B接收加密数据包；
(5)客户端B利用对称加密算法使用KEY-B对加密数据包进行解密，得到原始数据包以供业务使用；
由上述技术方案可知，集成了已有加密技术的优点；使用随机中转机制，有效降低了数据在传输过程中被抓取的风险；结合非对称加密、对称加密的技术对现有加密方式进行改进，大大提高客户端在通讯过程中数据包被破解的难度，增加通讯的安全性。
Claims (7)
1.一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：通信方包括客户端、16台中转服务器和1台登记服务器三个部分；
首先，客户端A将数据HASH处理取最后一位，根据IP映射表获取对应中转服务器的IP；16台中转服务器按照16进制进行编号即数字0-9字母A-F与IP对应，生成IP映射表安装在客户端A本地；客户端A将需要发送的数据使用HASH进行处理，获取HASH字符串的最后一位；客户端A使用HASH字符串的最后一位根据本地的IP映射表查询到请求中转服务器IP；
其次，客户端A利用对称加密与非对称加密算法加密数据包发送给中转服务器；
再次，中转服务器利用对称加密与非对称加密算法将数据包进行解密并发送给登记服务器；
从次，客户端B在登记服务器上进行登记；
最后，登记服务器利用对称加密算法将数据包进行加密并发送给客户端B，客户端B利用对称加密算法将数据包解密以供业务需要。
2.根据权利要求1所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：客户端A先把需要发送的数据进行HASH并取字符串的最后一位，由于HASH的特殊性，字符串最后一位必定是数字0-9或字母A-F总共16个字符中的一个，采用16台中转服务器进行编号与IP的映射，预先生成IP映射表存在本地，客户端A对比IP映射表，获取到中转服务器IP，进行请求公钥，中转服务器利用非对称加密算法生成公钥与私钥，中转服务器获得请求将公钥发送给客户端A，客户端A接收到公钥后，在本地利用对称加密生成KEY-A并保存本地以供后续使用，客户端A使用公钥对KEY-A进行加密并发送给中转服务器，中转服务器接收到加密KEY-A后使用私钥进行解密，得到原始KEY-A，服务器A把需要发送的信息封装成数据包并使用KEY-A进行加密，将加密后的数据包发送给中转服务器，中转服务器接收到加密数据包后使用KEY-A进行解密，得到原始数据包。
3.根据权利要求2所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：客户端A发送信息流程如下：
(1)16台中转服务器按照16进制进行编号即数字0-9字母A-F与IP对应，生成IP映射表安装在客户端A本地；
(2)客户端A将需要发送的数据使用HASH进行处理，获取HASH字符串的最后一位；
(3)客户端A使用HASH字符串的最后一位根据本地的IP映射表查询到请求中转服务器IP；
(4)客户端A根据中转服务器IP向中转服务器请求公钥；
(5)中转服务器接受到请求后将公钥发送给客户端A；
(6)客户端A接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-A并记录至本地以供后续使用；
(7)客户端A利用非对称加密算法使用公钥将KEY-A进行加密，并将加密后的KEY-A发送给中转服务器；
(8)中转服务器接收到加密后的KEY-A后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用；
(9)客户端A将需要发送的数据封装成数据包，利用对称加密算法使用KEY-A将数据包进行加密并发送给中转服务器；
(10)中转服务器接收到加密数据包后，利用对称加密算法使用KEY-A进行解密，得到原始数据包。
4.根据权利要求1所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：客户端B向登记服务器发起请求公钥，登记服务器利用非对称加密算法生成公钥与私钥并将公钥发送给客户端B，客户端B接收到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-B并保存本地以供后续使用，客户端B使用公钥对KEY-B进行加密并发送给登记服务器，登记服务器接收到加密KEY-B后使用私钥进行解密，得到原始KEY-B并将客户端B的IP与KEY-B 对应存入IP-KEY表中以供后续使用。
5.根据权利要求4所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：客户端B的登记流程如下：
(1)客户端B向登记服务器发送请求公钥；
(2)登记服务器接收到请求后，将公钥发送给客户端B；
(3)客户端B接受到公钥后，在本地利用对称加密算法生成KEY-B并记录至本地以供后续使用；
(4)客户端B利用非对称加密算法使用公钥将KEY-B进行加密；
(5)客户端B将加密后的KEY-B发送给登记服务器；
(6)登记服务器接收到加密后的KEY-B后，利用非对称加密算法使用私钥解密，并记录到IP-KEY表中，以供后续使用。
6.根据权利要求1所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：中转服务器得到原始数据包后发送给登记服务器，登记服务器接收到原始数据包，根据数据包中的目标IP与IP-KEY表进行对比得到KEY-B，登记服务器利用对称加密算法使用KEY-B将数据包加密，并发送给客户端B，客户端B接收到加密数据包后，使用KEY-B对其进行解密得到原始数据包以供业务需要。
7.根据权利要求6所述的一种随机选择中转服务器的安全通信方法，其特征在于：客户端B获取信息流程如下：
(1)中转服务器将原始数据包发送给登记服务器；
(2)登记服务器根据原始数据包中的目标IP与IP-KEY表中进行对比，得到KEY-B；
(3)登记服务器利用对称加密算法使用KEY-B将数据包进行加密，并按目标IP发送给客户端B；
(4)客户端B接收加密数据包；
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