CN116886690A - 一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法。本发明基于服务端、客户端、用户登录信息数据库、消息中间件构成的***所实现；服务端存储用户公钥信息并进行客户端间加密通信消息的中转；服务端仅保留用户公钥及登录信息，并将该信息保存至用户登录信息数据库中，用于验证用户登录和分享用户的公钥信息；当用户之间进行聊天时，能够发送文字或文件信息，服务端不会对发送的信息作出任何修改或存储操作，仅作为一个转发中间站，将消息转发给相互聊天的用户。本发明保证了用户之间聊天消息的安全性；使用了非对称加密和对称加密相结合的方式在用户之间传输文件数据，既保证了传输的效率，也保证了传输的安全性。

Description

一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法
技术领域
本发明属于计算机信息传输技术领域，特别是涉及一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法。
背景技术
随着目前大众对个人隐私保护的愈加重视，市面上已经出现了许多匿名加密聊天软件和端到端的通信工具，前者可以支持用户之间的文字和文件信息安全加密传输，后者可以支持两个用户端到端的之间不经过服务端的消息的直接传输。
同类产品更加注重用户间的交友属性，对个人信息保护不够严谨，同时用户之间传输的消息或文件会在服务端留存；如CN202211183160.5所公开的一种基于端到端加密的消息传输方法及***，如果服务端遭受攻击，会对用户的数据安全产生威胁，用户的数据有泄漏的风险，也无法保证服务端不会滥用用户的数据，而市面上的一些不经过服务端直接端到端的通信软件因为没有服务器，只适合于小范围的一对一的消息发送，同时在用户之间的识别和寻找也需要额外的花费大量的过程，不适合大规模用户同时使用的场景。
发明内容
本发明结合了普通匿名加密通信和端到端通信的优点，提出了一种新的消息文件加密传输方法，相对于一般的端到端的通信方法，本发明依然包含了服务端，但是服务端只用于用户的公钥等信息的管理以及用户间消息和文件的转发，不会再服务端保存任何用户聊天所产生的文字和文件数据，避免了服务器被攻击导致用户聊天信息的泄漏，也能够杜绝对用户之间聊天信息进行滥用；同时相较于一般端对端的传输方式，因为包含了管理用户公钥等信息的服务器，用户之间的发现和确定也都非常不容易，可以根据用户名或者相互分享二维码而轻易的找到想要聊天的用户，同时也可以允许用户组件群组进行多人的同时聊天或文件分享，这是一般的端到端聊天方式所无法做到的，由此，解决了背景技术中的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法，基于服务端、客户端、用户登录信息数据库、消息中间件构成的***所实现；
所述服务端存储用户公钥信息并进行客户端间加密通信消息的中转；服务端仅保留用户公钥及登录信息，并将该信息保存至用户登录信息数据库中，用于验证用户登录和分享用户的公钥信息；当用户之间进行聊天时，能够发送文字或文件信息，服务端不会对发送的信息作出任何修改或存储操作，仅作为一个转发中间站，将消息转发给相互聊天的用户；
若接收消息的用户不在线，则将消息暂存在消息中间件中，直到用户上线，将消息发送给该用户并删除消息中间件中的消息；
用户第一次使用本***时，需要进行注册；用户输入包括用户名、密码的注册信息，并由客户端自动识别用户设备的标识码，并于客户端本地生成一组属于该用户的公私钥对，将公钥和设备标识码一并放入注册信息中，发送至服务端；服务端检测用户名是否有重复，并将没有重复的用户对应的注册信息存储至服务端的用户登录信息数据库中，并返回用户端显示注册成功，此时服务端已有该用户的登录信息及公钥信息，而西药信息则保存于用户本地，不会在网络上传播；
用户注册成功后即可登录和添加好友，在登录时客户端会识别用户当前使用的设备标识码，如果用户的设备标识码和服务端存储的该账号注册时使用的设备标识码不一致，将会禁止登录；
用户创建群聊将生成该群聊的公私钥对，将公私钥对存储至本地数据库，用户添加好友用户加入群聊时会使用好友用户的公钥用非对称加密的方法加密群聊秘钥对，通过服务端转发至好友用户，好友用户也获得该群聊的秘钥，将该秘钥存储在本地，保证每个加入群聊的用户都具有该群聊的公私钥对，用作消息的加解密。
进一步地，用户登录后，搜索好友用户名后添加好友，也能够通过分享自己的二维码与其他用户添加好友，添加成功后能够从服务端拿到好友的公钥，好友能够拿到该用户的公钥，并且双方相互交换公钥。
进一步地，在添加完好友后便能够进行消息的发送，用户使用好友用户的公钥使用非对称加密方法加密消息，并将加密后的消息发送给服务端，服务端转发给好友用户，好友用户使用自己的私钥解密，查看到用户发送的信息；此期间，所述服务端仅进行消息转发，不进行消息存储。
进一步地，用户利用群聊的公钥加密消息，通过服务端转发至该群聊中的所有人，群聊用户利用存储在本地的群聊私钥解密，查看消息内容，该消息在服务端不做留存，解决了端到端通信消息不会在服务端泄漏的安全性，做到多人同时消息传输。
本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
(1)用户之间发送的消息服务端只会进行转发不会存储，服务端只会进行单纯地转发，避免了服务端遭受攻击导致用户消息信息泄露或服务端收集滥用用户信息的问题；
(2)用户之间等消息经过非对称加密，而非对称加密的私钥不会在网络上传播，使得用户之间发送消息只有消息的接收方可以查看到消息的具体内容，保证了用户之间聊天消息的安全性；
(3)使用了非对称加密和对称加密相结合的方式在用户之间传输文件数据，既保证了传输的效率，也保证了传输的安全性；
(4)因为利用了一个只转发不会存储消息的服务端，允许创建群组进行多人之间的同时消息文件的传输，这是一般的端到端通信所无法做到的。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法对应***的工作原理图；
图2为本发明端到端消息文件安全传输的方法中注册步骤的原理图；
图3为本发明端到端消息文件安全传输的方法在添加好友后进行消息发送步骤的原理图；
图4为本发明端到端消息文件安全传输的方法在创建群聊步骤的原理图；
图5为本发明端到端消息文件安全传输的方法在发送群聊消息步骤的原理图；
图6为本发明端到端消息文件安全传输的方法实现的客户端间文件信息的加密传输步骤的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的整体结构如图1所示：
服务端用于存储用户公钥等相关信息并进行客户端间加密通信消息的中转，服务端只会保存用户的公钥和登录相关信息，将这些信息保存到用户信息数据库中，用户验证用户的登录和分享用户的公钥信息。当用户之间进行聊天时，可以发送文字或者文件信息，服务端不会对这些信息做任何的修改或者存储操作，只作为一个转发中间站，将消息转发给相互聊天的用户。如果接收消息的用户不在线的话，将会将消息暂存到消息中间件中，知道该用户上线，将消息发送给该用户并删除消息中间件中的消息。总之在服务器端不会进行任何的用户聊天信息的长期存储，达到端到端通信的效果。
当用户第一次使用本发明时需要注册，注册过程如图2所示：
用户输入用户名、密码等注册信息，同时客户端还会自动识别用户设备的设备标识码，并在客户端本地生成一组属于该用户的公私钥对，将公钥和设备标识码一并放入注册信息中，发送到服务端。服务端检测用户名如果没有重复，将用户对注册信息存储到服务端的用户信息数据库，并返回客户端注册成功。此时服务端已经有了该用户的登录信息和公钥信息，而私钥信息则只会保存到用户本地，不会在网络上传播，保证了通信的安全性。
用户注册成功后即可登录和添加好友，在登录时客户端也会识别用户当前使用的设备标识码，如果用户的的设备标识码和服务端存储的该账号注册时使用的设备标识码不一致，将会禁止登录，也就是说用户在哪台设备上注册，就只能在这台设备上登录，极大的加强了账号安全性。用户登录后搜索好友用户名即可添加好友，也可以通过分享自己的二维码和其它用户添加好友，添加成功后可以从服务端拿到好友的公钥，好友也会拿到你的公钥，双方互相交换公钥。
添加好友后就可以进行消息的发送，如图3所示：
用户A将使用好友用户用户B的公钥用非对称加密方法加密消息，将加密后的发送到服务端，服务端转发给用户B，用户B就可以使用自己的私钥解密，查看到用户A发送的消息。在此期间服务端只进行消息转发，不会进行消息的存储。
创建群聊如图4所示：用户A创建群聊将会生成该群聊的公私钥对，将公私钥对存储到本地数据库，用户A添加用户B加入群聊时会使用用户B的公钥用非对称加密的方法加密群聊密钥对，通过服务端转发到用户B，用户B也获得群聊的密钥，将该其存储到本地，这样就能够保证每个加入群聊的用户都有该群聊的公私钥对，用作消息的加解密。
发送群聊消息如图5所示：用户A利用群聊的公钥加密消息，通过服务端转发到该群聊中的所有人，群聊用户利用存储在本地的群聊私钥解密，查看消息内容，该消息在服务端不做留存。这样即做到了端到端通信消息不会在服务端泄漏的安全性，也做到了多人同时消息传输。
本发明除了支持客户端间端到端文字消息的传输，也支持客户端间文件信息的加密传输，包括语言、图片、视频、其它文件等各种文件类型，传输过程如图6所示：
用户A想要给用户B传输文件F，用户A生成一个对称加密秘钥Ke，在客户端随机生成一个32位的AES256对称加密密钥，每一位都是通过随机算法随机生成；这里的对称加密密钥就是一个32子节的随机数，就相当于是随机数生成。使用该对称加密秘钥加密文件F生成加密后的文件F’，具体是对文件进行分段后，通过AES加密算法进行加密，这个加密算法是现成的。使用该秘钥对加密文件进行加密对过程如下：将文件转化成字节流，对字节流进行分段，分段后每一段通过AES对称加密算法和刚刚生成的秘钥Ke进行对称加密，将加密后的字节流整合起来获得加密后的文件，之所以使用对称加密(对称加密使用的是AES256算法，是一个已有算法，对称加密算法的特点是使用秘钥将明文加密得到密文后，只有使用相同的秘钥才可以将密文解密为明文)，而不像消息传输一样使用非对称加密，是因为非对称加密加密耗时更多，站在用户体验的角度考虑，不适合大文件的加密。
用户A使用用户B的公钥加密利用非对称加密的方法对很加密秘钥Ke，非对称加密使用的是目前已经很成熟的RSA非对称加密算法(非对称加密算法的特点是两个秘钥一个公钥一个私钥，使用公钥加密获得的密文只能通过私钥解密成明文，经过私钥加密获得的密文只能通过公钥解密成明文，私钥不能泄露，公钥需要对外公开)，得到加密后的秘钥Ke ’,将Ke ’通过服务端中转发送到用户B。
用户B从服务端接收到Ke ’，用自己的私钥解密，得到真正的对称加密秘钥Ke，如上文所说，Ke ’是Ke经过RSA非对称加密得到，使用的是B自己的公钥，根据非对称加密的特点，公钥加密只能通过私钥解密，用户B使用自己的私钥进行解密即可得到对称加密秘钥Ke，并准备接收文件。
非对称加密算法是RSA算法也是现成的算法以下是RSA算法的基本步骤：
密钥生成：
a.选择两个不同的大素数p和q。
b.计算N＝p*q，N被称为模数。
c.计算欧拉函数φ(N)＝(p-1)*(q-1)。
d.选择一个整数e，1<e<φ(N)，使得e与φ(N)互质。e被称为公钥指数。
e.计算d，满足(d*e)modφ(N)＝1。d被称为私钥指数。
加密：
a.将待加密的数据转换为一个整数，小于模数N。
b.使用公钥指数e，计算密文C＝M^e mod N，其中M是待加密的整数，C是加密后的密文。
解密：
a.使用私钥指数d，计算明文M＝C^d mod N，其中C是密文，M是解密后的明文。
数字签名生成：
a.使用私钥对要签名的数据进行哈希处理，得到哈希值。
b.使用私钥指数d，对哈希值进行加密，得到签名值。
数字签名验证：
a.使用公钥对收到的签名值进行解密，得到解密后的哈希值。
b.对接收到的原始数据进行哈希处理，得到哈希值。
c.比较解密后的哈希值与原始数据的哈希值，如果一致，则验证通过。
用户A将加密后的文件F’经过服务端转发发送到用户B，用户B接收到加密后的文件F’，传输文件的过程中服务端也只作为一个转发的作用，不会对文件进行存储。
用户B利用自己刚刚获得的对称加密秘钥Ke解密获得文件F。如上文所说，文件F采用的是AES对称加密，现在拥有了对称加密秘钥Ke，使用AES解密方法，将文件转化成字节流，将字节流分段，每段使用AES解密方法，通过对称加密秘钥Ke进行解密，最后进行整合，即可得到解密后的文件。最终完成文件的端到端加密传输。
由此，本技术方案的技术效果是：
用户之间发送的消息服务端只会进行转发不会存储，服务端只会进行单纯地转发，避免了服务端遭受攻击导致用户消息信息泄露或服务端收集滥用用户信息的问题；并且，用户之间等消息经过非对称加密，而非对称加密的私钥不会在网络上传播，使得用户之间发送消息只有消息的接收方可以查看到消息的具体内容，保证了用户之间聊天消息的安全性；使用了非对称加密和对称加密相结合的方式在用户之间传输文件数据，既保证了传输的效率，也保证了传输的安全性；因为利用了一个只转发不会存储消息的服务端，允许创建群组进行多人之间的同时消息文件的传输，这是一般的端到端通信所无法做到的。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法，其特征在于，基于服务端、客户端、用户登录信息数据库、消息中间件构成的***所实现；
所述服务端存储用户公钥信息并进行客户端间加密通信消息的中转；服务端仅保留用户公钥及登录信息，并将该信息保存至用户登录信息数据库中，用于验证用户登录和分享用户的公钥信息；当用户之间进行聊天时，能够发送文字或文件信息，服务端不会对发送的信息作出任何修改或存储操作，仅作为一个转发中间站，将消息转发给相互聊天的用户；
若接收消息的用户不在线，则将消息暂存在消息中间件中，直到用户上线，将消息发送给该用户并删除消息中间件中的消息；
用户第一次使用本***时，需要进行注册；用户输入包括用户名、密码的注册信息，并由客户端自动识别用户设备的标识码，并于客户端本地生成一组属于该用户的公私钥对，将公钥和设备标识码一并放入注册信息中，发送至服务端；服务端检测用户名是否有重复，并将没有重复的用户对应的注册信息存储至服务端的用户登录信息数据库中，并返回用户端显示注册成功，此时服务端已有该用户的登录信息及公钥信息，而西药信息则保存于用户本地，不会在网络上传播；
用户注册成功后即可登录和添加好友，在登录时客户端会识别用户当前使用的设备标识码，如果用户的设备标识码和服务端存储的该账号注册时使用的设备标识码不一致，将会禁止登录；
用户创建群聊将生成该群聊的公私钥对，将公私钥对存储至本地数据库，用户添加好友用户加入群聊时会使用好友用户的公钥用非对称加密的方法加密群聊秘钥对，通过服务端转发至好友用户，好友用户也获得该群聊的秘钥，将该秘钥存储在本地，保证每个加入群聊的用户都具有该群聊的公私钥对，用作消息的加解密。
2.根据权利要求1所述的一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法，其特征在于，用户登录后，搜索好友用户名后添加好友，也能够通过分享自己的二维码与其他用户添加好友，添加成功后能够从服务端拿到好友的公钥，好友能够拿到该用户的公钥，并且双方相互交换公钥。
3.根据权利要求2所述的一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法，其特征在于，在添加完好友后便能够进行消息的发送，用户使用好友用户的公钥使用非对称加密方法加密消息，并将加密后的消息发送给服务端，服务端转发给好友用户，好友用户使用自己的私钥解密，查看到用户发送的信息；此期间，所述服务端仅进行消息转发，不进行消息存储。
4.根据权利要求1所述的一种支持多人同时进行的端到端消息文件安全传输的方法，其特征在于，用户利用群聊的公钥加密消息，通过服务端转发至该群聊中的所有人，群聊用户利用存储在本地的群聊私钥解密，查看消息内容，该消息在服务端不做留存，解决了端到端通信消息不会在服务端泄漏的安全性，做到多人同时消息传输。
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