Java加密算法（四）——非对称加密算法RSA-白红宇

Java加密算法（四）——非对称加密算法RSA

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发布时间：2019-06-30

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RSA

这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。

这种加密算法的特点主要是密钥的变化，上文我们看到DES只有一个密钥。相当于只有一把钥匙，如果这把钥匙丢了，数据也就不安全了。RSA同时有两把钥匙，公钥与私钥。同时支持数字签名。数字签名的意义在于，对传输过来的数据进行校验。确保数据在传输工程中不被修改。

流程分析：

甲方构建密钥对儿，将公钥公布给乙方，将私钥保留。

甲方使用私钥加密数据，然后用私钥对加密后的数据签名，发送给乙方签名以及加密后的数据；乙方使用公钥、签名来验证待解密数据是否有效，如果有效使用公钥对数据解密。

乙方使用公钥加密数据，向甲方发送经过加密后的数据；甲方获得加密数据，通过私钥解密。

按如上步骤给出序列图，如下：

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密算法（一）

import java.security.Key;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.Signature;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.HashMap;import java.util.Map;import javax.crypto.Cipher;/** *  *RSA安全编码组件 *  */public abstract class RSACoder extends Coder {	public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";	public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";	private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";	private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";	/**	 * 用私钥对信息生成数字签名	 * 	 * @param data	 *            加密数据	 * @param privateKey	 *            私钥	 * 	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {		// 解密由base64编码的私钥		byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);		// 构造PKCS8EncodedKeySpec对象		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);		// KEY_ALGORITHM 指定的加密算法		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		// 取私钥匙对象		PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);		// 用私钥对信息生成数字签名		Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);		signature.initSign(priKey);		signature.update(data);		return encryptBASE64(signature.sign());	}	/**	 * 校验数字签名	 * 	 * @param data	 *            加密数据	 * @param publicKey	 *            公钥	 * @param sign	 *            数字签名	 * 	 * @return 校验成功返回true 失败返回false	 * @throws Exception	 * 	 */	public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)			throws Exception {		// 解密由base64编码的公钥		byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);		// 构造X509EncodedKeySpec对象		X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);		// KEY_ALGORITHM 指定的加密算法		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		// 取公钥匙对象		PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);		Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);		signature.initVerify(pubKey);		signature.update(data);		// 验证签名是否正常		return signature.verify(decryptBASE64(sign));	}	/**	 * 解密
	 * 用私钥解密	 * 	 * @param data	 * @param key	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key)			throws Exception {		// 对密钥解密		byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);		// 取得私钥		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);		// 对数据解密		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);		return cipher.doFinal(data);	}	/**	 * 解密
	 * 用公钥解密	 * 	 * @param data	 * @param key	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key)			throws Exception {		// 对密钥解密		byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);		// 取得公钥		X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);		// 对数据解密		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);		return cipher.doFinal(data);	}	/**	 * 加密
	 * 用公钥加密	 * 	 * @param data	 * @param key	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key)			throws Exception {		// 对公钥解密		byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);		// 取得公钥		X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);		// 对数据加密		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);		return cipher.doFinal(data);	}	/**	 * 加密
	 * 用私钥加密	 * 	 * @param data	 * @param key	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String key)			throws Exception {		// 对密钥解密		byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);		// 取得私钥		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);		Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);		// 对数据加密		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);		return cipher.doFinal(data);	}	/**	 * 取得私钥	 * 	 * @param keyMap	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static String getPrivateKey(Map
     
       keyMap)			throws Exception {		Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);		return encryptBASE64(key.getEncoded());	}	/**	 * 取得公钥	 * 	 * @param keyMap	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static String getPublicKey(Map
      
        keyMap)			throws Exception {		Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);		return encryptBASE64(key.getEncoded());	}	/**	 * 初始化密钥	 * 	 * @return	 * @throws Exception	 */	public static Map
       
         initKey() throws Exception {		KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator				.getInstance(KEY_ALGORITHM);		keyPairGen.initialize(1024);		KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();		// 公钥		RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();		// 私钥		RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();		Map
        
          keyMap = new HashMap
         
          (2);		keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);		keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);		return keyMap;	}}

　　再给出一个测试类：

import static org.junit.Assert.*;import org.junit.Before;import org.junit.Test;import java.util.Map;/** *  * RSA测试 *  */public class RSACoderTest {	private String publicKey;	private String privateKey;	@Before	public void setUp() throws Exception {		Map
     
       keyMap = RSACoder.initKey();		publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);		privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);		System.err.println("公钥: \n\r" + publicKey);		System.err.println("私钥： \n\r" + privateKey);	}	@Test	public void test() throws Exception {		System.err.println("公钥加密——私钥解密");		String inputStr = "abc";		byte[] data = inputStr.getBytes();		byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPublicKey(data, publicKey);		byte[] decodedData = RSACoder.decryptByPrivateKey(encodedData,				privateKey);		String outputStr = new String(decodedData);		System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);		assertEquals(inputStr, outputStr);	}	@Test	public void testSign() throws Exception {		System.err.println("私钥加密——公钥解密");		String inputStr = "sign";		byte[] data = inputStr.getBytes();		byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPrivateKey(data, privateKey);		byte[] decodedData = RSACoder				.decryptByPublicKey(encodedData, publicKey);		String outputStr = new String(decodedData);		System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);		assertEquals(inputStr, outputStr);		System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");		// 产生签名		String sign = RSACoder.sign(encodedData, privateKey);		System.err.println("签名:\r" + sign);		// 验证签名		boolean status = RSACoder.verify(encodedData, publicKey, sign);		System.err.println("状态:\r" + status);		assertTrue(status);	}}

　　控制台输出：

Console代码

公钥: MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYU/+I0+z1aBl5X6DUUOHQ7FZpmBSDbKTtx89JEcB64jFCkunELT8qiKly7fzEqD03g8ALlu5XvX+bBqHFy7YPJJP0ekE2X3wjUnh2NxlqpH3/B/xm1ZdSlCwDIkbijhBVDjA/bu5BObhZqQmDwIxlQInL9oVz+o6FbAZCyHBd7wIDAQAB私钥： 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公钥加密——私钥解密加密前: abc解密后: abc公钥: MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDdOj40yEB48XqWxmPILmJAc7UecIN7F32etSHF9rwbuEh3+iTPOGSxhoSQpOED0vOb0ZIMkBXZSgsxLaBSin2RZ09YKWRjtpCA0kDkiD11gj4tzTiMl9qq1kwSK7ZkGAgodEn3yIILVmQDuEImHOXFtulvJ71ka07u3LuwUNdB/wIDAQAB私钥： 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私钥加密——公钥解密加密前: sign解密后: sign私钥签名——公钥验证签名签名:ud1RsIwmSC1pN22I4IXteg1VD2FbiehKUfNxgVSHzvQNIK+d20FCkHCqh9djP3h94iWnIUY0ifU+mbJkhAl/i5krExOE0hknOnPMcEP+lZV1RbJI2zG2YooSp2XDleqrQk5e/QF2Mx0Zxt8Xsg7ucVpni3wwbYWs9wSzIf0UjlM=状态:true

　　使用公钥加密、私钥解密，完成了乙方到甲方的一次数据传递，通过私钥加密、公钥解密，同时通过私钥签名、公钥验证签名，完成了一次甲方到乙方的数据传递与验证，两次数据传递完成一整套的数据交互！类似数字签名，数字信封是这样描述的：

数字信封

　　数字信封用加密技术来保证只有特定的收信人才能阅读信的内容。

流程：

信息发送方采用对称密钥来加密信息，然后再用接收方的公钥来加密此对称密钥（这部分称为数字信封），再将它和信息一起发送给接收方；接收方先用相应的私钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥再解开信息。

来源于：http://snowolf.iteye.com/blog

转载于:https://www.cnblogs.com/zengsong-restService/archive/2013/03/25/2981011.html

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