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序
距离上一次写博客感觉已经很长时间了，先吐槽一下，这个月以来，公司一直在加班，又是发版、上线，又是新项目太紧，具体的就不多说了，想听我吐槽的小伙伴，可以私信给我(*^__^*) 。上一篇文章，已经把对称加密的算法讲完了。从今天开始，要说说非对称加密了。因为，非对称加密真的是太重要了，我们的日常生活中，都离不开非对称加密。
概念
在说 RSA 之前，首先聊聊什么是非对称加密。在讲对称加密的时候，就曾经说过，对称加密算法在加密和解密时使用的是同一个秘钥，加解密双方必须使用同一个密钥才能进行正常的沟通。而非对称加密则不然，非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，分别是公钥和私钥。
需要注意的一点，这个公钥和私钥必须是一对的，如果用公钥对数据进行加密，那么只有使用对应的私钥才能解密，反之亦然。由于加密和解密使用的是两个不同的密钥，因此，这种算法叫做非对称加密算法。
工作过程
如下图，甲乙之间使用非对称加密的方式传输数据。
- 乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开；
- 得到该公钥的甲方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给乙方；
- 乙方再用自己保存的另一把专用密钥（私钥）对加密后的信息进行解密；
- 乙方只能用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的信息；
- 在传输过程中，即使攻击者截获了传输的密文，并得到了乙的公钥，也无法破解密文，因为只有乙的私钥才能解密密文。
在非对称加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。今天主要是介绍 RSA ，至于其他的算法，后续会选择几个进行介绍。
RSA
其实，在早在 1978 年的时候，RSA就已经出现了，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。其原理就如上面的工作过程所述。
RSA 算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。
代码实现
下面来看一下具体的代码实现。
<span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:12px;">package com.test.rsa;import com.google.common.collect.Maps;import sun.misc.BASE64Decoder;import sun.misc.BASE64Encoder;import javax.crypto.Cipher;import java.security.*;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.Map;/** * Created by xiang.li on 2015/3/3. * RSA 加解密工具类 */public class RSA { /** * 定义加密方式 */ private final static String KEY_RSA = "RSA"; /** * 定义签名算法 */ private final static String KEY_RSA_SIGNATURE = "MD5withRSA"; /** * 定义公钥算法 */ private final static String KEY_RSA_PUBLICKEY = "RSAPublicKey"; /** * 定义私钥算法 */ private final static String KEY_RSA_PRIVATEKEY = "RSAPrivateKey"; /** * 初始化密钥 * @return */ public static Map<String, Object> init() { Map<String, Object> map = null; try { KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_RSA); generator.initialize(1024); KeyPair keyPair = generator.generateKeyPair(); // 公钥 RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); // 私钥 RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); // 将密钥封装为map map = Maps.newHashMap(); map.put(KEY_RSA_PUBLICKEY, publicKey); map.put(KEY_RSA_PRIVATEKEY, privateKey); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { e.printStackTrace(); } return map; } /** * 用私钥对信息生成数字签名 * @param data 加密数据 * @param privateKey 私钥 * @return */ public static String sign(byte[] data, String privateKey) { String str = ""; try { // 解密由base64编码的私钥 byte[] bytes = decryptBase64(privateKey); // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象 PKCS8EncodedKeySpec pkcs = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes); // 指定的加密算法 KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); // 取私钥对象 PrivateKey key = factory.generatePrivate(pkcs); // 用私钥对信息生成数字签名 Signature signature = Signature.getInstance(KEY_RSA_SIGNATURE); signature.initSign(key); signature.update(data); str = encryptBase64(signature.sign()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return str; } /** * 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 */ public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign) { boolean flag = false; try { // 解密由base64编码的公钥 byte[] bytes = decryptBase64(publicKey); // 构造X509EncodedKeySpec对象 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytes); // 指定的加密算法 KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); // 取公钥对象 PublicKey key = factory.generatePublic(keySpec); // 用公钥验证数字签名 Signature signature = Signature.getInstance(KEY_RSA_SIGNATURE); signature.initVerify(key); signature.update(data); flag = signature.verify(decryptBase64(sign)); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return flag; } /** * 私钥解密 * @param data 加密数据 * @param key 私钥 * @return */ public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key) { byte[] result = null; try { // 对私钥解密 byte[] bytes = decryptBase64(key); // 取得私钥 PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); PrivateKey privateKey = factory.generatePrivate(keySpec); // 对数据解密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(factory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey); result = cipher.doFinal(data); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return result; } /** * 私钥解密 * @param data 加密数据 * @param key 公钥 * @return */ public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key) { byte[] result = null; try { // 对公钥解密 byte[] bytes = decryptBase64(key); // 取得公钥 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytes); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); PublicKey publicKey = factory.generatePublic(keySpec); // 对数据解密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(factory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey); result = cipher.doFinal(data); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return result; } /** * 公钥加密 * @param data 待加密数据 * @param key 公钥 * @return */ public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key) { byte[] result = null; try { byte[] bytes = decryptBase64(key); // 取得公钥 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytes); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); PublicKey publicKey = factory.generatePublic(keySpec); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(factory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey); result = cipher.doFinal(data); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return result; } /** * 私钥加密 * @param data 待加密数据 * @param key 私钥 * @return */ public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String key) { byte[] result = null; try { byte[] bytes = decryptBase64(key); // 取得私钥 PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA); PrivateKey privateKey = factory.generatePrivate(keySpec); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(factory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey); result = cipher.doFinal(data); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return result; } /** * 获取公钥 * @param map * @return */ public static String getPublicKey(Map<String, Object> map) { String str = ""; try { Key key = (Key) map.get(KEY_RSA_PUBLICKEY); str = encryptBase64(key.getEncoded()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return str; } /** * 获取私钥 * @param map * @return */ public static String getPrivateKey(Map<String, Object> map) { String str = ""; try { Key key = (Key) map.get(KEY_RSA_PRIVATEKEY); str = encryptBase64(key.getEncoded()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return str; } /** * BASE64 解密 * @param key 需要解密的字符串 * @return 字节数组 * @throws Exception */ public static byte[] decryptBase64(String key) throws Exception { return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key); } /** * BASE64 加密 * @param key 需要加密的字节数组 * @return 字符串 * @throws Exception */ public static String encryptBase64(byte[] key) throws Exception { return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); } /** * 测试方法 * @param args */ public static void main(String[] args) { String privateKey = ""; String publicKey = ""; // 生成公钥私钥 Map<String, Object> map = init(); publicKey = getPublicKey(map); privateKey = getPrivateKey(map); System.out.println("公钥: \n\r" + publicKey); System.out.println("私钥： \n\r" + privateKey); System.out.println("公钥加密--------私钥解密"); String word = "你好，世界！"; byte[] encWord = encryptByPublicKey(word.getBytes(), publicKey); String decWord = new String(decryptByPrivateKey(encWord, privateKey)); System.out.println("加密前: " + word + "\n\r" + "解密后: " + decWord); System.out.println("私钥加密--------公钥解密"); String english = "Hello, World!"; byte[] encEnglish = encryptByPrivateKey(english.getBytes(), privateKey); String decEnglish = new String(decryptByPublicKey(encEnglish, publicKey)); System.out.println("加密前: " + english + "\n\r" + "解密后: " + decEnglish); System.out.println("私钥签名——公钥验证签名"); // 产生签名 String sign = sign(encEnglish, privateKey); System.out.println("签名:\r" + sign); // 验证签名 boolean status = verify(encEnglish, publicKey, sign); System.out.println("状态:\r" + status); }}</span>
加解密结果
结束语
其实，看似很复杂的过程，用一句话就可以描述：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。
非对称加密算法的出现，就是为了解决只有一把密钥的加解密，只要这一把密钥丢失或者被公开，那么加密数据就很容易被攻击。同时，也正是由于非对称加密算法的出现，才有了后面的数字签名、数字证书等等。
好了，今天就到这吧，下一篇继续非对称加密，至于哪一种，到时候就知道了，这里先保密，(*^__^*) 嘻嘻。
