JSON数据加密解密:保护你的敏感信息全攻略
在当今数据驱动的互联网时代,JSON(JavaScript Object Notation)因其轻量、易读、易解析的特性,已成为前后端数据交换的主流格式,JSON的明文存储和传输特性也使其成为黑客攻击的“目标”——一旦被截获或非法访问,其中的敏感信息(如用户密码、身份证号、支付数据等)将面临泄露风险,如何对JSON数据进行加密解密,成为开发者必须的安全技能,本文将从“为什么需要加密”“加密方案选择”“具体实现方法”到“最佳实践”,全面解析JSON数据的加密解密逻辑。
为什么需要对JSON数据进行加密解密?
JSON本质上是一种文本格式,默认情况下以明文形式存储数据(如{"username":"admin","password":"123456"}),这种特性在以下场景中会带来安全风险:
- 数据传输安全:通过HTTP明文传输JSON数据时,中间人可轻易截获并读取内容(如公共Wi-Fi下的数据窃取)。
- 数据存储安全:将JSON数据存入数据库、文件或缓存时,若服务器被攻破,明文数据会直接泄露。
- 权限控制需求:部分JSON数据仅对特定用户可见(如个人隐私信息),需通过加密实现“谁能解密,谁才能看”。
加密解密的核心目标是:即使数据被截获或窃取,攻击者也无法获取真实内容,只有持有密钥的合法用户才能还原数据。
JSON加密解密的常见方案
加密技术可分为“对称加密”和“非对称加密”两大类,针对JSON数据的特性,衍生出以下主流方案:
对称加密:密钥相同,加密解密效率高
对称加密使用同一把密钥进行加密和解密,特点是加解密速度快、适合大数据量,但需解决密钥安全传输问题,常见算法包括:
- AES(Advanced Encryption Standard):目前最流行的对称加密算法,支持128/192/256位密钥,安全性高,被广泛应用于JSON数据加密。
- DES(Data Encryption Standard):较老的算法,密钥长度仅56位,现已不推荐用于高安全性场景。
- ChaCha20:Google设计的流密码算法,比AES更快,适合移动端等性能敏感场景。
非对称加密:公钥加密,私钥解密,安全性更高
非对称加密使用“公钥+私钥” pair:公钥公开,用于加密数据;私钥保密,用于解密数据,其优势是无需传输密钥,但加解密速度较慢,适合加密少量敏感数据(如会话密钥、数字签名),常见算法包括:
- RSA(Rivest-Shamir-Adleman):最经典非对称加密算法,支持加密短数据(如AES密钥)。
- ECC(Elliptic Curve Cryptography):基于椭圆曲线算法,密钥长度更短、安全性更高,适合移动端和物联网设备。
混合加密:兼顾效率与安全性(推荐)
实际应用中,通常采用“混合加密”方案:
- 步骤1:使用非对称加密(如RSA)传输“对称密钥”(如AES密钥)。
- 步骤2:使用对称加密(如AES)对JSON数据进行加解密。
这种方式既解决了对称密钥的安全传输问题,又利用对称加密的高效性处理JSON数据,是目前HTTPS、TLS等协议的核心逻辑。
令牌加密(非严格加密,适合轻量级场景)
若仅需“隐藏”数据而非严格加密(如避免用户直接篡改),可采用Base64编码(注意:Base64不是加密,仅是编码,可轻易还原)或自定义简单混淆算法,但此类方案安全性低,仅适用于非敏感数据。
JSON加密解密的具体实现(附代码示例)
以下以Python和JavaScript为例,演示对称加密(AES)、非对称加密(RSA)及混合加密的实现方法。
场景1:对称加密(AES)—— 适合本地存储或前后端约定密钥的场景
AES加密需要“密钥”和“初始化向量(IV)”,IV用于增加随机性,避免相同明文生成相同密文。
Python实现(使用pycryptodome库)
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
import base64
import json
# AES加密(CBC模式,需要IV)
def aes_encrypt(json_data, key, iv):
# 将JSON数据转为bytes
data = json.dumps(json_data).encode('utf-8')
# 创建AES加密器(CBC模式,需要填充)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
# 加密并Base64编码(方便传输)
encrypted_data = cipher.encrypt(pad(data, AES.block_size))
return base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
# AES解密
def aes_decrypt(encrypted_str, key, iv):
# Base64解码
encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_str)
# 创建AES解密器
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
# 解密并去除填充
decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(encrypted_data), AES.block_size)
# 转回JSON对象
return json.loads(decrypted_data.decode('utf-8'))
# 示例
if __name__ == "__main__":
# 密钥和IV(需为16/24/32字节,对应AES-128/192/256)
key = b'ThisIsASecretKey!' # 16字节
iv = b'ThisIsAnInitVecto' # 16字节
# 原始JSON数据
original_data = {"user_id": 1001, "phone": "13800138000", "balance": 1000.50}
# 加密
encrypted_str = aes_encrypt(original_data, key, iv)
print("加密后(Base64):", encrypted_str)
# 解密
decrypted_data = aes_decrypt(encrypted_str, key, iv)
print("解密后:", decrypted_data)
JavaScript实现(使用crypto-js库)
// 安装:npm install crypto-js
const CryptoJS = require('crypto-js');
// AES加密
function aesEncrypt(jsonData, key, iv) {
const dataStr = JSON.stringify(jsonData);
const encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(dataStr, CryptoJS.enc.Utf8.parse(key), {
iv: CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv),
mode: CryptoJS.mode.CBC,
padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
});
return encrypted.toString(); // 返回Base64字符串
}
// AES解密
function aesDecrypt(encryptedStr, key, iv) {
const decrypted = CryptoJS.AES.decrypt(encryptedStr, CryptoJS.enc.Utf8.parse(key), {
iv: CryptoJS.enc.Utf8.parse(iv),
mode: CryptoJS.mode.CBC,
padding: CryptoJS.pad.Pkcs7
});
return JSON.parse(decrypted.toString(CryptoJS.enc.Utf8));
}
// 示例
const key = 'ThisIsASecretKey!'; // 16字符
const iv = 'ThisIsAnInitVecto'; // 16字符
const originalData = { user_id: 1001, phone: '13800138000', balance: 1000.50 };
const encryptedStr = aesEncrypt(originalData, key, iv);
console.log('加密后(Base64):', encryptedStr);
const decryptedData = aesDecrypt(encryptedStr, key, iv);
console.log('解密后:', decryptedData);
场景2:非对称加密(RSA)—— 适合传输少量敏感数据(如密钥)
RSA加密对数据长度有限制(如RSA-2048最多加密245字节),因此通常用于加密对称密钥,而非直接加密整个JSON。
Python实现(使用rsa库)
import rsa
import json
import base64
# 生成RSA密钥对(实际中应提前生成并保存私钥)
def generate_rsa_keys():
(public_key, private_key) = rsa.newkeys(2048)
return public_key, private_key
# RSA加密(公钥加密)
def rsa_encrypt(data, public_key):
# 数据需为bytes,且长度不超过密钥长度-11(RSA-2048限制245字节)
encrypted_data = rsa.encrypt(data, public_key)
return base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
# RSA解密(私钥解密)
def rsa_decrypt(encrypted_str, private_key):
encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_str)
decrypted_data = rsa.decrypt(encrypted_data, private_key)
return decrypted_data.decode('utf-8')
# 示例
if __name__ == "__main__":
public_key, private_key = generate_rsa_keys()
# 待传输的AES密钥(假设为


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