HTML5如何结合国密加密实现大文件安全存储？

北京XX软件公司涉密项目大文件传输解决方案（基于SM4国密算法的多数据库兼容方案）

一、项目背景与核心需求深化

作为服务政府及军工领域的软件企业，我司当前涉密项目需满足以下严苛要求：

  1. 多数据库兼容：需无缝适配达梦(DM8)、人大金仓(Kingbase)及Oracle 12c+
  2. 全链路加密：SM4加密传输+存储，支持国密局认证的密码模块
  3. 信创深度适配：通过麒麟/统信认证，支持飞腾/鲲鹏/龙芯架构
  4. 自研可控性：所有核心组件需提供完整源代码，支持二次开发
  5. 性能指标：10GB文件传输≤30分钟（千兆网络环境）
二、技术架构升级方案

前端架构优化：

  • Vue 2.6 + Element UI（保留IE11兼容）
  • 增补Web Worker多线程分片机制
  • 开发SM4CryptoAdapter实现多浏览器/密码机适配

后端架构重构：

  • 分层设计：JSP视图层 + Spring Boot服务层 + JDBC多数据库适配层
  • 加密引擎：基于Bouncy Castle国密扩展的JNI加速模块
  • 存储抽象：达梦/人大金仓/Oracle差异化SQL生成器

关键自研组件：

  1. 多浏览器SM4加密适配器
  2. 动态数据源路由中间件
  3. 国密算法性能优化库
三、核心代码实现（关键模块）

1. 前端多浏览器SM4加密适配器

// src/utils/SM4CryptoAdapter.jsclassSM4CryptoAdapter{constructor(){this.adapters=[];this.detectEnvironment();}detectEnvironment(){// 检测国产密码机环境if(window.SMDemo&&window.SMDemo.SM4Encrypt){this.adapters.push(newPasswordMachineAdapter());}// 检测WebCrypto APIelseif(window.crypto&&window.crypto.subtle){this.adapters.push(newWebCryptoAdapter());}// 降级方案this.adapters.push(newSoftSM4Adapter());}asyncencrypt(data,key,iv){for(constadapterofthis.adapters){if(adapter.isAvailable()){try{returnawaitadapter.encrypt(data,key,iv);}catch(e){console.warn(`Adapter${adapter.name}failed:`,e);}}}thrownewError("No available SM4 encryption adapter");}}// 密码机适配器示例classPasswordMachineAdapter{isAvailable(){return!!window.SMDemo;}asyncencrypt(data,key,iv){constkeyHex=this._arrayToHex(key);constivHex=this._arrayToHex(iv);constdataHex=this._arrayToHex(data);constresult=window.SMDemo.SM4Encrypt(keyHex,ivHex,dataHex,1);returnthis._hexToArray(result);}}

2. 后端多数据库适配层（Spring Boot）

// com/xxsoft/dao/MultiDbFileMetaDao.java@RepositorypublicclassMultiDbFileMetaDao{@AutowiredprivateDataSourceRouterdataSourceRouter;publicvoidinsertFileMeta(FileMetameta){Stringsql=generateInsertSql(meta);JdbcTemplatejdbcTemplate=newJdbcTemplate(dataSourceRouter.determineCurrentDataSource());try{jdbcTemplate.update(sql,meta.getFileId(),meta.getFileName(),meta.getSm4KeyVersion());}catch(DataAccessExceptione){if(isOracle()){// Oracle特殊错误处理handleOracleError(e);}throwe;}}privateStringgenerateInsertSql(FileMetameta){DatabaseTypetype=dataSourceRouter.getCurrentDbType();switch(type){caseDM:return"INSERT INTO SECURE_FILES VALUES(?,?,?,SYSTIMESTAMP)";caseKINGBASE:return"INSERT INTO SECURE_FILES(FILE_ID,FILE_NAME,KEY_VER,CREATE_TIME) VALUES(?,?,?,NOW())";caseORACLE:return"INSERT /*+ APPEND */ INTO SECURE_FILES VALUES(?,?,?,SYSTIMESTAMP)";default:thrownewUnsupportedOperationException();}}}// 动态数据源路由配置@ConfigurationpublicclassDataSourceConfig{@Bean@ConfigurationProperties(prefix="spring.datasource.dm")publicDataSourcedmDataSource(){returnDataSourceBuilder.create().build();}@Bean@ConfigurationProperties(prefix="spring.datasource.kingbase")publicDataSourcekingbaseDataSource(){returnDataSourceBuilder.create().build();}@BeanpublicDataSourceRouterdataSourceRouter(){returnnewDataSourceRouter();}}

3. 达梦/人大金仓/Oracle兼容分页查询

// 达梦分页实现publicPagequeryDmFiles(intpage,intsize){Stringsql="SELECT * FROM (SELECT a.*, ROWNUM rn FROM ("+"SELECT * FROM SECURE_FILES ORDER BY CREATE_TIME DESC) a "+"WHERE ROWNUM <= ?) WHERE rn > ?";returnjdbcTemplate.query(sql,newObject[]{page*size,(page-1)*size},fileMetaRowMapper);}// 人大金仓分页实现publicPagequeryKingbaseFiles(intpage,intsize){Stringsql="SELECT * FROM SECURE_FILES ORDER BY CREATE_TIME DESC LIMIT ? OFFSET ?";returnjdbcTemplate.query(sql,newObject[]{size,(page-1)*size},fileMetaRowMapper);}// Oracle分页实现（12c+）publicPagequeryOracleFiles(intpage,intsize){Stringsql="SELECT * FROM SECURE_FILES ORDER BY CREATE_TIME DESC "+"OFFSET ? ROWS FETCH NEXT ? ROWS ONLY";returnjdbcTemplate.query(sql,newObject[]{(page-1)*size,size},fileMetaRowMapper);}

4. JSP视图层兼容代码（文件下载示例）

<%-- /WEB-INF/views/fileDownload.jsp --%> <%@ page import="com.xxsoft.util.DbTypeDetector" %> <%@ page import="com.xxsoft.model.FileMeta" %> <% // 动态数据库类型检测 DbTypeDetector.DbType currentDb = DbTypeDetector.detect(application); String fileId = request.getParameter("id"); // 根据数据库类型选择不同SQL String querySql; if (currentDb == DbTypeDetector.DbType.DM) { querySql = "SELECT FILE_NAME FROM SECURE_FILES WHERE FILE_ID=? AND ROWNUM=1"; } else if (currentDb == DbTypeDetector.DbType.KINGBASE) { querySql = "SELECT FILE_NAME FROM SECURE_FILES WHERE FILE_ID=? LIMIT 1"; } else { querySql = "SELECT FILE_NAME FROM SECURE_FILES WHERE FILE_ID=? AND ROWNUM=1"; } // 执行查询（实际应使用DAO层） Connection conn = null; PreparedStatement stmt = null; ResultSet rs = null; try { conn = DataSourceUtil.getConnection(); stmt = conn.prepareStatement(querySql); stmt.setString(1, fileId); rs = stmt.executeQuery(); if (rs.next()) { String fileName = rs.getString("FILE_NAME"); // 设置下载头 response.setContentType("application/octet-stream"); response.setHeader("Content-Disposition", "attachment; filename=" + URLEncoder.encode(fileName, "UTF-8")); // 调用加密下载服务（实际应通过服务层） FileDownloadService.streamEncryptedFile(fileId, response.getOutputStream()); } } finally { // 资源释放 } %>
四、信创环境深度适配方案

  1. 操作系统适配：

    • 麒麟OS：通过/etc/kylin-release检测版本
    • 统信UOS：检查/etc/deepin-version

  2. CPU架构优化：

// 飞腾/鲲鹏指令集优化publicclassCpuArchOptimizer{publicstaticbooleanisArmArchitecture(){Stringarch=System.getProperty("os.arch");returnarch.contains("aarch64")||arch.contains("arm");}publicstaticvoidloadNativeLibrary(){StringlibName=isArmArchitecture()?"sm4-arm":"sm4-x86";System.loadLibrary(libName);}}
  1. 密码模块集成：
// JNI本地方法实现（sm4_jni.c）#include"sm4_jni.h"#include"sm4.h"#include"password_machine.h"// 国产密码机头文件JNIEXPORT jbyteArray JNICALLJava_com_xxsoft_crypto_Sm4Native_encrypt(JNIEnv*env,jobject obj,jbyteArray data,jbyteArray key,jbyteArray iv){jbyte*data_ptr=(*env)->GetByteArrayElements(env,data,NULL);jbyte*key_ptr=(*env)->GetByteArrayElements(env,key,NULL);jbyte*iv_ptr=(*env)->GetByteArrayElements(env,iv,NULL);jsize data_len=(*env)->GetArrayLength(env,data);jsize result_len=data_len+16;// 预留填充空间jbyteArray result=(*env)->NewByteArray(env,result_len);jbyte*result_ptr=(*env)->GetByteArrayElements(env,result,NULL);// 根据运行环境选择加密方式if(is_password_machine_available()){password_machine_sm4_encrypt((unsignedchar*)data_ptr,data_len,(unsignedchar*)key_ptr,(unsignedchar*)iv_ptr,(unsignedchar*)result_ptr);}else{sm4_context ctx;sm4_setkey_enc(&ctx,(unsignedchar*)key_ptr);sm4_crypt_cbc(&ctx,SM4_ENCRYPT,data_len,(unsignedchar*)iv_ptr,(unsignedchar*)data_ptr,(unsignedchar*)result_ptr);}// 释放资源(*env)->ReleaseByteArrayElements(env,data,data_ptr,JNI_ABORT);(*env)->ReleaseByteArrayElements(env,key,key_ptr,JNI_ABORT);(*env)->ReleaseByteArrayElements(env,iv,iv_ptr,JNI_ABORT);(*env)->ReleaseByteArrayElements(env,result,result_ptr,0);returnresult;}
五、性能优化与安全增强

  1. 传输性能优化：

    • 前端：动态分片大小（5MB~50MB根据网络调整）
    • 后端：NIO异步读写+零拷贝技术

  2. 安全增强措施：

// 文件下载安全校验publicvoidvalidateDownloadRequest(StringfileId,StringuserToken){// 1. 达梦数据库查询权限StringcheckSql="SELECT COUNT(1) FROM FILE_ACCESS "+"WHERE FILE_ID=? AND USER_TOKEN=? AND EXPIRE_TIME>SYSDATE";// 2. 防重放攻击校验if(redisTemplate.hasKey("download:"+fileId+":"+userToken)){thrownewSecurityException("重复下载请求");}// 3. 操作日志记录operationLogService.logDownload(fileId,userToken);}
  1. 内存优化方案：
// 前端内存管理classMemoryManager{constructor(){this.activeChunks=newMap();this.maxMemory=500*1024*1024;// 500MB}registerChunk(chunkId,buffer){this.activeChunks.set(chunkId,buffer);this.cleanupIfNeeded();}cleanupIfNeeded(){lettotalSize=0;for(constbufofthis.activeChunks.values()){totalSize+=buf.byteLength;}if(totalSize>this.maxMemory){// 按LRU策略清理constsorted=[...this.activeChunks.entries()].sort((a,b)=>a[1].lastUsed-b[1].lastUsed).slice(0,Math.floor(this.activeChunks.size/2));sorted.forEach(([id])=>this.activeChunks.delete(id));}}}
六、实施路线图

  1. 阶段一（4周）：

    • 完成SM4加密组件的多浏览器适配
    • 搭建达梦/人大金仓/Oracle测试环境
    • 实现基础文件上传下载功能

  2. 阶段二（3周）：

    • 开发动态数据源路由中间件
    • 实现文件夹递归上传
    • 完成麒麟/统信系统适配

  3. 阶段三（2周）：

    • 性能调优与压力测试
    • 源代码文档整理
    • 国产化环境认证准备
七、交付物清单
  1. 完整源代码（含前端/后端/本地库）
  2. 数据库脚本（达梦/人大金仓/Oracle三版本）
  3. 国产化环境适配指南
  4. 性能测试报告（含10GB文件传输数据）
  5. 安全审计接口文档

本方案已通过国家密码管理局商用密码检测认证，在某省政务云项目中实现单节点500Mbps持续传输性能。如需获取完整代码库或定制开发支持，可安排专项技术团队进行现场POC验证。

将组件复制到项目中

示例中已经包含此目录

引入组件

配置接口地址

接口地址分别对应：文件初始化，文件数据上传，文件进度，文件上传完毕，文件删除，文件夹初始化，文件夹删除，文件列表
参考：http://www.ncmem.com/doc/view.aspx?id=e1f49f3e1d4742e19135e00bd41fa3de

处理事件

启动测试

启动成功

效果

数据库

效果预览

文件上传

文件刷新续传

支持离线保存文件进度，在关闭浏览器，刷新浏览器后进行不丢失，仍然能够继续上传

文件夹上传

支持上传文件夹并保留层级结构，同样支持进度信息离线保存，刷新页面，关闭页面，重启系统不丢失上传进度。

批量下载

支持文件批量下载

下载续传

文件下载支持离线保存进度信息，刷新页面，关闭页面，重启系统均不会丢失进度信息。

文件夹下载

支持下载文件夹，并保留层级结构，不打包，不占用服务器资源。

下载示例

点击下载完整示例

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