注意：本节内容主要参考自《Java加密与解密的艺术（第2版）》第8章“高等加密算法--非对称加密算法”
12.1、RSA（最经典的非对称加密算法）
特点：
- 使用一套密钥即可完成加解密（与DH不同）
- 与DH不同的第二点是，RSA自己可以完成加解密，而DH需要依赖于对称加密算法
- “私钥加密，公钥解密”或“公钥加密，私钥解密”
- 公钥长度远小于私钥长度（对下边的代码进行测试，自己比较结果）
加解密流程：
1）发送方（假设为甲方）构建密钥对，自己保留私钥，将公钥发送给接收方（假设为乙方）
2）甲方使用密钥对消息进行加密，乙方使用公钥对消息解密（“私钥加密，公钥解密”）或者乙方使用公钥对消息进行加密，甲方使用私钥对消息解密（“公钥加密，私钥解密”）
注意：公钥加密方式存在安全隐患，如果需要更加安全的方式，就需要甲乙双方均存一份密钥对，仅仅使用“私钥加密，公钥解密”的方式，这种方式与DH类似，但是不同，在DH中甲乙双方各自保留着自己的公钥+私钥，而更安全的RSA是甲乙方法均保存着自己的私钥与对方的公钥，这是RSA与DH的第三点不同。
实现方式：
- JDK（工作模式只有ECB，填充方式可以采用PKCS1Padding，没有PKCS5Padding，密钥长度：512~65536（64的整数倍））
- Bouncy Castle（BC，工作模式没有，填充方式可以采用PKCS1Padding，没有PKCS7Padding，密钥长度：512~65536（64的整数倍））
基于JDK实现的RSA加解密代码：
1 package RSAJDK;
2
3 import java.io.UnsupportedEncodingException;
4 import java.security.InvalidKeyException;
5 import java.security.KeyFactory;
6 import java.security.KeyPair;
7 import java.security.KeyPairGenerator;
8 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
9 import java.security.PrivateKey;
10 import java.security.PublicKey;
11 import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
12 import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
13 import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
14
15 import javax.crypto.BadPaddingException;
16 import javax.crypto.Cipher;
17 import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
18 import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
19
20 import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
21
22 /**
23 * 基于JDK的RSA算法，工作模式采用ECB
24 */
25 public class RSAJDK {
26 private static final String ENCODING = "UTF-8";
27 private static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";//非对称加密密钥算法
28 private static final String CIPHER_ALGORITHM = "RSA/ECB/PKCS1Padding";//加解密算法 格式：算法/工作模式/填充模式
29 private static final int KEY_SIZE = 512;//非对称密钥长度（512~1024之间的64的整数倍）
30
31 /**
32 * 还原公钥
33 * @param pubKey 二进制公钥
34 */
35 public static PublicKey toPublicKey(byte[] pubKey) throws NoSuchAlgorithmException,
36 InvalidKeySpecException{
37 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥工厂
38 return keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(pubKey));//还原公钥
39 }
40
41 /**
42 * 还原私钥
43 * @param priKey 二进制私钥
44 */
45 public static PrivateKey toPrivateKey(byte[] priKey) throws NoSuchAlgorithmException,
46 InvalidKeySpecException{
47 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥工厂
48 return keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(priKey));//还原私钥
49 }
50
51 /**
52 * 生成甲方密钥对
53 */
54 public static KeyPair initKey() throws NoSuchAlgorithmException{
55 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥对生成器
56 keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);//指定密钥长度
57 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密钥对
58 return keyPair;
59 }
60
61 /**
62 * 私钥加密
63 * @param data 待加密数据
64 * @param keyByte 私钥
65 */
66 public static byte[] encryptPriKey(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
67 InvalidKeySpecException,
68 NoSuchPaddingException,
69 InvalidKeyException,
70 IllegalBlockSizeException,
71 BadPaddingException,
72 UnsupportedEncodingException {
73 PrivateKey priKey = toPrivateKey(keyByte);//还原私钥
74
75 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
76 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, priKey);//设置加密模式并且初始化key
77 return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING));
78 }
79
80 /**
81 * 公钥加密
82 * @param data 待加密数据
83 * @param keyByte 公钥
84 */
85 public static byte[] encryptPubKey(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
86 InvalidKeySpecException,
87 NoSuchPaddingException,
88 InvalidKeyException,
89 IllegalBlockSizeException,
90 BadPaddingException,
91 UnsupportedEncodingException {
92 PublicKey pubKey = toPublicKey(keyByte);//还原公钥
93
94 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
95 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);//设置加密模式并且初始化key
96 return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING));
97 }
98
99 /**
100 * 私钥解密
101 * @param data 待解密数据
102 * @param keyByte 私钥
103 */
104 public static byte[] decryptPriKey(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
105 InvalidKeySpecException,
106 NoSuchPaddingException,
107 InvalidKeyException,
108 IllegalBlockSizeException,
109 BadPaddingException {
110 PrivateKey priKey = toPrivateKey(keyByte);//还原私钥
111
112 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
113 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
114 return cipher.doFinal(data);
115 }
116
117 /**
118 * 公钥解密
119 * @param data
120 * @param keyByte 公钥
121 */
122 public static byte[] decryptPubKey(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
123 InvalidKeySpecException,
124 NoSuchPaddingException,
125 InvalidKeyException,
126 IllegalBlockSizeException,
127 BadPaddingException {
128 PublicKey pubKey = toPublicKey(keyByte);//还原公钥
129
130 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
131 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
132 return cipher.doFinal(data);
133 }
134
135 /**
136 * 获取公钥
137 */
138 public static byte[] getPublicKey(KeyPair keyPair){
139 return keyPair.getPublic().getEncoded();
140 }
141
142 /**
143 * 获取私钥
144 */
145 public static byte[] getPrivateKey(KeyPair keyPair){
146 return keyPair.getPrivate().getEncoded();
147 }
148
149 /**
150 * 测试
151 */
152 public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException,
153 InvalidKeyException,
154 InvalidKeySpecException,
155 NoSuchPaddingException,
156 IllegalBlockSizeException,
157 BadPaddingException,
158 UnsupportedEncodingException{
159 byte[] pubKey1;//甲方公钥
160 byte[] priKey1;//甲方私钥
161
162 /*********************测试是否可以正确生成以上2个key*********************/
163 KeyPair keyPair1 = RSAJDK.initKey();//生成甲方密钥对
164 pubKey1 = RSAJDK.getPublicKey(keyPair1);
165 priKey1 = RSAJDK.getPrivateKey(keyPair1);
166
167 System.out.println("甲方公钥pubKey1-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey1)+"@@pubKey1.length-->"+pubKey1.length);
168 System.out.println("甲方私钥priKey1-->"+Base64.encodeBase64String(priKey1)+"@@priKey1.length-->"+priKey1.length);
169
170 /*********************测试甲方使用私钥加密数据向乙方发送，乙方使用公钥解密数据*********************/
171 System.out.println("甲方-->乙方");
172 String data = "找一个好姑娘啊！";
173 byte[] encodeStr = RSAJDK.encryptPriKey(data, priKey1);
174 System.out.println("甲方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr));
175 byte[] decodeStr = RSAJDK.decryptPubKey(encodeStr, pubKey1);
176 System.out.println("乙方解密后的数据-->"+new String(decodeStr,"UTF-8"));
177
178 /*********************测试乙方使用私钥加密数据向甲方发送，甲方使用公钥解密数据*********************/
179 System.out.println("乙方-->甲方");
180 String data2 = "找一个好姑娘啊！";
181 byte[] encodeStr2 = RSAJDK.encryptPubKey(data2, pubKey1);
182 System.out.println("乙方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr2));
183 byte[] decodeStr2 = RSAJDK.decryptPriKey(encodeStr2, priKey1);
184 System.out.println("甲方解密后的数据-->"+new String(decodeStr2,"UTF-8"));
185 }
186 }
注意：
自己若看了DH算法，试着比较一下RSA算法与DH的区别，并使这些一下更安全的RSA算法（生成两个密钥对，其实就是在上述的代码中再添加一个乙方的密钥对生成方法即可）
疑问：在我配置非对称密钥为512的时候，测出来的公钥长度是96位，私钥长度是345位，与512差很远，那这里的512到底是怎么计算的？（希望知道的朋友给解释一下）
时间： 2024-12-04 21:34:58