4、RSA加密算法

来源：互联网发布：mac os x 更新编辑：程序博客网时间：2024/05/21 10:19

RSA加密算法是目前最有影响力的公钥加密算法，并且被普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA是第一个能同时用于加密和数宇签名的算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA加密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，但那时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。

RSA有两个密钥，一个是公开的，称为公开密钥；一个是私密的，称为私密密钥。

在公开密钥密码体制中，加密密钥（即公开密钥）PK是公开信息，而解密密钥（即秘密密钥）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的，但却不能根据PK计算出SK。

正是基于这种理论，1978年出现了著名的RSA算法，它通常是先生成一对RSA 密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开，甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长，一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要。

RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现今的三十多年里，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

RSA算法是一种非对称密码算法，所谓非对称，就是指该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密。

java实现：

package ron.blog.blog_common.security;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.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.HashMap;import java.util.Map;import javax.crypto.Cipher;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;public class SecurityRSAUtils {    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";    // 公钥    private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";    // 私钥    private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";    /**     * @Comment Base64解码     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午4:45:19     * @return     */    public static byte[] decryptBASE64(String key) {        return Base64.decodeBase64(key);    }    /**     * @Comment Base64编码     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午4:47:55     * @return     */    public static String encryptBASE64(byte[] bytes) {        return Base64.encodeBase64String(bytes);    }    /**     * @Comment 用私钥对内容进行签名     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午4:58:10     * @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());    }    /**     * @Comment 公钥验证数字签名     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:09:03     * @return     */    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign) throws Exception {        // 解密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);        // 获取公钥对象        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);        // 用公钥验证数字签名        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);        signature.initVerify(pubKey);        signature.update(data);        // 校验签名是否正常        return signature.verify(decryptBASE64(sign));    }    /**     * @Comment 通过私钥解密数据     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:16:09     * @return     */    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);    }    /**     * @Comment 通过私钥解密数据     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:19:39     * @return     */    public static byte[] decryptByPrivateKey(String data, String key) throws Exception {        return decryptByPrivateKey(decryptBASE64(data), key);    }    /**     * @Comment 通过公钥对数据进行解密     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:20:27     * @return     */    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key) throws Exception {        // 对密钥解密        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);        // 获得公钥        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);        Key pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);        // 对数据解密        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);        return cipher.doFinal(data);    }    /**     * @Comment 通过公钥对数据进行解密     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:26:16     * @return     */    public static byte[] decryptByPublicKey(String data, String key) throws Exception {        return decryptByPublicKey(decryptBASE64(data), key);    }    /**     * @Comment 用公钥进行加密     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:29:31     * @return     */    public static byte[] encryptByPublicKey(String 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.getBytes());    }    /**     * @Comment 用私钥进行加密     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:34:36     * @return     */    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);    }    /**     * @Comment 获取私钥     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:35:16     * @return     */    public static String getPrivateKey(Map<String, Key> keyMap) throws Exception {        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);        return encryptBASE64(key.getEncoded());    }    /**     * @Comment 获取公钥     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:35:40     * @return     */    public static String getPublicKey(Map<String, Key> keyMap) throws Exception {        Key key = keyMap.get(PUBLIC_KEY);        return encryptBASE64(key.getEncoded());    }    /**     * @Comment 初始化密钥对     * @Author Ron     * @Date 2017年9月12日 下午5:36:29     * @return     */    public static Map<String, Key> initKey() throws Exception {        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);        keyPairGen.initialize(1024);        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();        Map<String, Key> keyMap = new HashMap(2);        keyMap.put(PUBLIC_KEY, keyPair.getPublic());// 公钥        keyMap.put(PRIVATE_KEY, keyPair.getPrivate());// 私钥        return keyMap;    }    public static void main(String[] args) throws Exception {        Map<String, Key> keyMap = initKey();        String publicKey = getPublicKey(keyMap);        String privateKey = getPrivateKey(keyMap);        System.out.println("--------------------------------------PublicKey------------------------------------------------");        System.out.println(publicKey);        System.out.println("--------------------------------------PrivateKey-----------------------------------------------");        System.out.println(privateKey);        System.out.println("--------------------------------------私钥加密-------------------------------------------------");        byte[] encryptByPrivateKey = encryptByPrivateKey("Ron,您好，私钥加密".getBytes(),privateKey);        System.out.println(encryptBASE64(encryptByPrivateKey));        System.out.println("--------------------------------------公钥加密-------------------------------------------------");        byte[] encryptByPublicKey = encryptByPublicKey("Ron,您好，公钥加密",publicKey);        System.out.println(encryptBASE64(encryptByPublicKey));        System.out.println("--------------------------------------私钥签名------------------------------------------------");        String sign = sign(encryptByPrivateKey,privateKey);        System.out.println(sign);        System.out.println("--------------------------------------公钥验证------------------------------------------------");        boolean verify = verify(encryptByPrivateKey,publicKey,sign);        System.out.println(verify);        System.out.println("--------------------------------------公钥解密------------------------------------------------");        byte[] decryptByPublicKey = decryptByPublicKey(encryptByPrivateKey,publicKey);        System.out.println(new String(decryptByPublicKey));        System.out.println("--------------------------------------私钥解密------------------------------------------------");        byte[] decryptByPrivateKey = decryptByPrivateKey(encryptByPublicKey,privateKey);        System.out.println(new String(decryptByPrivateKey));    }}

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