Java安全之公钥与私钥

公钥与私钥机制属于非对称加密的范畴，非对称是相对于对称加密而言的，对称加密用于加密与解密的密钥是同一把，而非对称加密则用于加密与解密的密钥不相同，一个公开，称为公钥；一个保密，称为私钥，公钥与私钥必须成对出现，只有是配对的公钥与私钥才能用于加解密。公钥通过非安全通道发放，私钥则由发放者保留，公钥加密的数据，只能使用其配对的私钥对其解密；反之，私钥加密的数据，只可使用公钥对其解密。

对称加密出现后有效地提升的数据的安全性，但是由于加密与解密用的是同一把密钥，这样除了通信双方需要约定加密算法之外，数据发送方还需要将密钥发送给接收方，这为密钥的管理带来很大不便，为了弥补这一弱势，非对称加密算法就运而生。对于非对称加密来说，其公钥本身就是公开的，大家都知道，所以就不存在公钥管理的问题，只需要将私钥安全保存即可，这就为安全通信带来了极大的便利。

非对称加密算法与对象加密算法相比，密钥管理不复存在，在安全性上有着无法逾越的高度，但其加/解密效率却要比对称加密低得多，因此非对象加密算法往往应用在一些安全性要深圳市相当高的领域，如电子商务平台、银行网关、支付系统等。针对非对称加密算法低效的问题，很多情况下是将对称加密算法与非对称加密算法相结合，使用对称加密算法为数据加/解密，使用公钥与私钥为对象加密算法密钥加/解蜜。利用对称加密算法的高效性，加之非对象加密算法的密钥管理，提升整体加密系统的安全性。而且在算法的设计上，非对象加密算法对待加密数据长度还有着极为严苛的要求。例如，RSA算法要求待加密数据不得超过53个字节。基于上述原因，非对称加密算法主要用于交换对称加密算法与秘密密钥，而非数据交换。

下面是一个Java中使用公钥与私钥的例子：

package com.xtayfjpk.security;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.security.Key;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

import javax.crypto.Cipher;

import org.junit.Test;

public class KeyPairTest {
	private static final String ALGOGRITHM = "RSA";
	private static final String PUBLIC_KEY_PATH = "public.key";
	private static final String PRIVATE_KEY_PATH = "private.key";

	@Test
	public void testGenerate() throws Exception {
		//KeyPairGenerator引擎类用于产生密钥对，JDK(7)默认支持的算法有，DiffieHellman、DSA、RSA、EC
		KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGOGRITHM);
		//产生密钥对
		KeyPair keyPair = generator.generateKeyPair();
		//获取公钥
		PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
		//获取私钥
		PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

		//将公钥与私钥写入文件，以备后用
		writeKey(PUBLIC_KEY_PATH, publicKey);
		writeKey(PRIVATE_KEY_PATH, privateKey);
	}

	@Test
	public void testEncryptAndDecrypt() throws Exception {
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGOGRITHM);
		//读取私钥，进行加密
		PrivateKey privateKey = (PrivateKey) readKey(PRIVATE_KEY_PATH);
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
		//加密
		String sendInfo = "我的明文";
		byte[] results = cipher.doFinal(sendInfo.getBytes());

		//读取公钥，进行解密
		PublicKey publicKey = (PublicKey) readKey(PUBLIC_KEY_PATH);
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
		//解密
		byte[] deciphered = cipher.doFinal(results);
		//得到明文
		String recvInfo = new String(deciphered);
		System.out.println(recvInfo);
	}

	public void writeKey(String path, Key key) throws Exception {
		FileOutputStream fos = new FileOutputStream(path);
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
		oos.writeObject(key);
		oos.close();
	}

	public Key readKey(String path) throws Exception {
		FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
		ObjectInputStream bis = new ObjectInputStream(fis);
		Object object = bis.readObject();
		bis.close();
		return (Key) object;
	}
}

在上面的例子中，保存公钥与私钥是直接通过对象序列化机制完成的，与秘密密钥一样，也可以获取编码后的二进制数据(Key.getEncoded())保存，具体可参看：Java安全之秘密密钥。