在前面兩篇介紹了Socket框架的設計思路以及數據傳輸方面的內容，整個框架的設計指導原則就是易於使用及安全性較好，可以用來從客戶端到服務端的數據安全傳輸，那麼實現這個目標就需要設計好消息的傳輸和數據加密的處理。本篇主要介紹如何利用Socket傳輸協議來實現數據加密和數據完整性校驗的處理，數據加密我們可以采用基於RSA非對稱加密的方式來實現，數據的完整性，我們可以對傳輸的內容進行MD5數據的校驗對比。
前面介紹過Socket的協議，除了起止標識符外，整個內容是一個JSON的字符串內容，這種格式如下所示。
上述消息內容，我們可以通過開始標識位和結束標識位，抽取出一個完整的Socket消息，這樣我們對其中的JSON內容進行序列號就可以得到對應的實體類，我們定義實體類的內容如下所示。
我們把消息對象分為請求消息對象和應答消息對象，他們對應的是Request和Response的消息，也就是一個是發起的消息，一個是應答的消息。其中上圖的“承載的JSON內容就是我們另一個傳輸對象的JSON字符串，這樣我們通過這種字符串來傳輸不同對象的信息，就構造出了一個通用的消息實體對象。
另外這些傳輸的消息對象，它本身可以繼承於一個實體類的基類，這樣方便我們對它們的統一處理，如下圖所示，就是一個通用的消息對象BaseMessage和其中JSON內容的對象關系圖，如AuthRequest是登陸驗證請求，AuthorRepsonse是登陸驗證的應答。
using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider())
{
this.RSAPublicKey = rsa.ToXmlString(false);// 公鑰
this.RSAPrivateKey = rsa.ToXmlString(true);// 私鑰
}
例如在服務器端，在客戶端Socket成功接入後，我們就給對應的客戶端發送公鑰請求消息，如下代碼所示。
/// <summary>
/// 客戶端連接後的處理（如發送公鑰秘鑰）
/// </summary>
/// <param name="client">連接客戶端</param>
protected override void OnAfterClientConnected(ClientOfShop client)
{
//先記錄服務端的公鑰，私鑰
client.RSAPrivateKey = Portal.gc.RSAPrivateKey;
client.RSAPublicKey = Portal.gc.RSAPublicKey;
//發送一個公鑰交換命令
var request = new RsaKeyRequest(Portal.gc.RSAPublicKey);
var data = request.PackData();
client.SendData(data);
Thread.Sleep(100);
}
那麼在客戶端，接收到服務端的消息後，對消息類型判斷，如果是公鑰請求，那麼我們需要進行回應，把自己的公鑰發給服務器，否則就進行其他的業務處理了。
/// <summary>
/// 重寫讀取消息的處理
/// </summary>
/// <param name="message">獲取到的完整Socket消息對象</param>
protected override void OnMessageReceived(BaseMessage message)
{
if (message.MsgType == DataTypeKey.RSARequest)
{
var info = JsonTools.DeserializeObject<RsaKeyRequest>(message.Content);
if (info != null)
{
//記錄對方的公鑰到Socket對象裡面
this.PeerRSAPublicKey = Portal.gc.UseRSAEncrypt ? info.RSAPublicKey : "";
Console.WriteLine("使用RAS加密：{0}，獲取到加密公鑰為：{1}", Portal.gc.UseRSAEncrypt, info.RSAPublicKey);
//公鑰請求應答
var publicKey = Portal.gc.UseRSAEncrypt ? Portal.gc.RSAPublicKey : "";
var data = new RsaKeyResponse(publicKey);//返回客戶端的公鑰
var msg = data.PackData(message);
SendData(msg);
Thread.Sleep(100);//暫停下
}
}
else
{
//交給業務消息處理過程
this.MessageReceiver.AppendMessage(message);
this.MessageReceiver.Check();
}
}
如果我們交換成功後，我們後續的消息，就可以通過RSA非對稱加密進行處理了，如下代碼所示。
data.Content = RSASecurityHelper.RSAEncrypt(this.PeerRSAPublicKey, data.Content);
而解密消息，則是上面代碼的逆過程，如下所示。
message.Content = RSASecurityHelper.RSADecrypt(this.RSAPrivateKey, message.Content);
最後我們把加密後的內容組成一個待發送的Socket消息，包含起止標識符，如下所示。
//轉為JSON，並組裝為發送協議格式
var json = JsonTools.ObjectToJson(data);
toSendData = string.Format("{0}{1}{2}", (char)this.StartByte, json, (char)this.EndByte);
這樣就是我們需要發送的消息內容了，我們攔截內容，可以看到大概的內容如下所示。
上面紅色框的內容，必須使用原有的私鑰才能進行解密，也就是在網絡上，被誰攔截了，也無法進行解開，保證了數據的安全性。
數據的完整性，我們可以通過消息內容的MD5值進行比對，實現檢查是否內容被篡改過，不過如果是采用了非對稱加密，這種 完整性檢查也可以忽略，不過我們可以保留它作為一個檢查處理。
因此在封裝數據的時候，就把內容部分MD5值計算出來，如下所示。
data.MD5 = MD5Util.GetMD5_32(data.Content);//獲取內容的MD5值
然後在獲得消息，並進行解密後（如果有），那麼在服務器端計算一下MD5值，並和傳遞過來的MD5值進行比對，如果一致則說明沒有被篡改過，如下代碼所示。
var md5 = MD5Util.GetMD5_32(message.Content);
if (md5 == message.MD5)
{
OnMessageReceived(message);//給子類重載
}
else
{
Log.WriteInfo(string.Format("收到一個被修改過的消息：\r\n{0}", message.Content));
}
以上就是我在Socket開發框架裡面，實現傳輸數據的非對稱加密，以及數據完整性校驗的處理過程。
