Android传输数据时加密详解

来源：互联网发布：科研设计软件编辑：程序博客网时间：2024/05/20 20:57

Android传输数据时加密详解

    ONE Goal , ONE Passion !

——————–MD5加密———————

MD5即Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法5），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法），主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据（如汉字）运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4

MD5算法具有以下特点：

1、压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
2、容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
3、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
4、强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
5.MD5加密是不可逆的.

MD5算法：

 public static String getMD5(String str) {         byte[] source = str.getBytes()        String s = null;          char hexDigits[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',                  'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };// 用来将字节转换成16进制表示的字符          try {              java.security.MessageDigest md = java.security.MessageDigest                      .getInstance("MD5");              md.update(source);              byte tmp[] = md.digest();// MD5 的计算结果是一个 128 位的长整数，              // 用字节表示就是 16 个字节              char str0[] = new char[16 * 2];// 每个字节用 16 进制表示的话，使用两个字符， 所以表示成 16              // 进制需要 32 个字符              int k = 0;// 表示转换结果中对应的字符位置              for (int i = 0; i < 16; i++) {// 从第一个字节开始，对 MD5 的每一个字节// 转换成 16                  // 进制字符的转换                  byte byte0 = tmp[i];// 取第 i 个字节                  str0[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];// 取字节中高 4 位的数字转换,// >>>                  // 为逻辑右移，将符号位一起右移                  str0[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];// 取字节中低 4 位的数字转换              }              s = new String(str0);// 换后的结果转换为字符串          } catch (NoSuchAlgorithmException e) {              // TODO Auto-generated catch block              e.printStackTrace();          }          return s;      }

MD5使用场景：

传输类似用户名的密码时.此时使用MD5直接将数据加密后提交到后台.因为后台不需要知道用户名密码.可以直接将接收到的经过MD5加密后数据存储到数据库. 这也就是为什么许多应用只能重置密码,却不能找回密码.

特别注意 :

现在由于网络MD5数据库比较大,如果直接使用md5加密的话,很容易被破译出来.这是在加密的过程中”加盐”就可以大大避免直接被破译的危险.

———————RSA非对称可逆加密———————

RSA加密原理概述：

RSA的安全性依赖于大数的分解，公钥和私钥都是两个大素数（大于100的十进制位）的函数。从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积

1.选择两个大素数 p,q ,计算 n=p*q;
2.随机选择加密密钥 e ,要求 e 和 (p-1)*(q-1)互质
3.利用 Euclid算法计算解密密钥 d , 使其满足 e*d = 1(mod(p-1)*(q-1)) (其中 n,d 也要互质)
4:至此得出公钥为 (n,e) 私钥为 * (n,d) 加解密方法：
- 1.首先将要加密的信息 m(二进制表示) 分成等长的
  数据块 m1,m2,…,mi 块长 s(尽可能大) ,其中2^s< n
- 2:对应的密文是： ci = mi^e(mod n)
- 3:解密时作如下计算： mi = ci^d(mod n)

RSA速度:
由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。

1.如何生成密钥对(公钥,私钥)：

第一种方式:通过OpenSSl工具生成密钥对

OpenSSl工具下载：OpenSSl工具（64位的也可使用）使用OpenSSl工具生成密钥对的过程如下：
首先双击打开bin文件夹下的openssl.exe，打开之后是一个命令行窗口,执行下面窗口:

RSA密钥生成命令:

生成RSA私钥：

genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

这条命令是让openssl随机生成了一份私钥，加密长度是1024位，密钥长度，范围：512～2048。执行完命令后就可在bin文件夹下看到rsa_private_key.pem文件了。
用文本类工具打开可看到里面的内容：

这里面的内容是标准的ASCII字符，中间的一大串字符就是私钥数据了。

生成RSA公钥：

rsa -in rsa_private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout

打开文件看下里面的内容:

这样密钥就基本生成了，不过这样密钥对的私钥是无法在代码中直接使用的，要想使用它需要借助RSAPrivateKeyStructure这个类，Java是不自带的。所以为了方便使用，我们需要对私钥进行PKCS#8编码，命令如下：

pkcs8 -topk8 -in rsa_private_key.pem -out pkcs8_rsa_private_key.pem -nocrypt

这条命令的结果依然是在bin文件夹生成了pkcs8_rsa_private_key.pem文件，打开内容如下：

第二种方式:通过批处理文件直接生成. 强烈建议使用

下载支付宝提供的密钥对生成工具.

http://download.csdn.net/detail/fengltxx/9674172

解压,阅读文档操作:

这里写图片描述

密钥对已经生成了.我们怎么使用呢?

公钥互换:

a.首先要有两对密钥:

1. android端一对(android公钥,android私钥)
1. 服务器端一对(服务器公钥,服务器私钥)

b.开始交换

1.android开发人员将android公钥(字符串形式公钥,或者文件形式建议文件形式)给服务器人员
2.服务器发开人员将服务器公钥(字符串形式公钥,或者文件形式建议文件形式)给android开发人员

c.数据传输过程加密,解密

1. android开发人员传输数据时使用服务器公钥加密
1. 服务器开发人员拿着私钥对android端传递过来的数据进行解密

注意: 加密,解密时.需要将字符串形式的密钥转换成 Key对象的密钥

2.封装RSA的工具类，方便加密解密的操作：

RSAUtils工具类:

package com.example.rsa;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.InputStreamReader;import java.math.BigInteger;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.InvalidKeySpecException;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import javax.crypto.Cipher;public final class RSAUtils{    private static String RSA = "RSA";    /**     * 随机生成RSA密钥对(默认密钥长度为1024)     *      * @return     */    public static KeyPair generateRSAKeyPair()    {        return generateRSAKeyPair(1024);    }    /**     * 随机生成RSA密钥对     *      * @param keyLength     *            密钥长度，范围：512～2048<br>     *            一般1024     * @return     */    public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength)    {        try        {            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);            kpg.initialize(keyLength);            return kpg.genKeyPair();        } catch (NoSuchAlgorithmException e)        {            e.printStackTrace();            return null;        }    }    /**     * 用公钥加密 <br>     * 每次加密的字节数，不能超过密钥的长度值减去11     *      * @param data     *            需加密数据的byte数据     * @param pubKey     *            公钥     * @return 加密后的byte型数据     */    public static byte[] encryptData(byte[] data, PublicKey publicKey)    {        try        {            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);            // 编码前设定编码方式及密钥            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);            // 传入编码数据并返回编码结果            return cipher.doFinal(data);        } catch (Exception e)        {            e.printStackTrace();            return null;        }    }    /**     * 用私钥解密     *      * @param encryptedData     *            经过encryptedData()加密返回的byte数据     * @param privateKey     *            私钥     * @return     */    public static byte[] decryptData(byte[] encryptedData, PrivateKey privateKey)    {        try        {            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);            return cipher.doFinal(encryptedData);        } catch (Exception e)        {            return null;        }    }    /**     * 通过公钥byte[](publicKey.getEncoded())将公钥还原，适用于RSA算法     *      * @param keyBytes     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     * @throws InvalidKeySpecException     */    public static PublicKey getPublicKey(byte[] keyBytes) throws NoSuchAlgorithmException,            InvalidKeySpecException    {        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);        return publicKey;    }    /**     * 通过私钥byte[]将公钥还原，适用于RSA算法     *      * @param keyBytes     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     * @throws InvalidKeySpecException     */    public static PrivateKey getPrivateKey(byte[] keyBytes) throws NoSuchAlgorithmException,            InvalidKeySpecException    {        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);        PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);        return privateKey;    }    /**     * 使用N、e值还原公钥     *      * @param modulus     * @param publicExponent     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     * @throws InvalidKeySpecException     */    public static PublicKey getPublicKey(String modulus, String publicExponent)            throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException    {        BigInteger bigIntModulus = new BigInteger(modulus);        BigInteger bigIntPrivateExponent = new BigInteger(publicExponent);        RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(bigIntModulus, bigIntPrivateExponent);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);        return publicKey;    }    /**     * 使用N、d值还原私钥     *      * @param modulus     * @param privateExponent     * @return     * @throws NoSuchAlgorithmException     * @throws InvalidKeySpecException     */    public static PrivateKey getPrivateKey(String modulus, String privateExponent)            throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException    {        BigInteger bigIntModulus = new BigInteger(modulus);        BigInteger bigIntPrivateExponent = new BigInteger(privateExponent);        RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(bigIntModulus, bigIntPrivateExponent);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);        PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);        return privateKey;    }    /**     * 从字符串中加载公钥     *      * @param publicKeyStr     *            公钥数据字符串     * @throws Exception     *             加载公钥时产生的异常     */    public static PublicKey loadPublicKey(String publicKeyStr) throws Exception    {        try        {            byte[] buffer = Base64Utils.decode(publicKeyStr);            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);            X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);        } catch (NoSuchAlgorithmException e)        {            throw new Exception("无此算法");        } catch (InvalidKeySpecException e)        {            throw new Exception("公钥非法");        } catch (NullPointerException e)        {            throw new Exception("公钥数据为空");        }    }    /**     * 从字符串中加载私钥<br>     * 加载时使用的是PKCS8EncodedKeySpec（PKCS#8编码的Key指令）。     *      * @param privateKeyStr     * @return     * @throws Exception     */    public static PrivateKey loadPrivateKey(String privateKeyStr) throws Exception    {        try        {            byte[] buffer = Base64Utils.decode(privateKeyStr);            // X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);            PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(buffer);            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);        } catch (NoSuchAlgorithmException e)        {            throw new Exception("无此算法");        } catch (InvalidKeySpecException e)        {            throw new Exception("私钥非法");        } catch (NullPointerException e)        {            throw new Exception("私钥数据为空");        }    }    /**     * 从文件中输入流中加载公钥     *      * @param in     *            公钥输入流     * @throws Exception     *             加载公钥时产生的异常     */    public static PublicKey loadPublicKey(InputStream in) throws Exception    {        try        {            return loadPublicKey(readKey(in));        } catch (IOException e)        {            throw new Exception("公钥数据流读取错误");        } catch (NullPointerException e)        {            throw new Exception("公钥输入流为空");        }    }    /**     * 从文件中加载私钥     *      * @param keyFileName     *            私钥文件名     * @return 是否成功     * @throws Exception     */    public static PrivateKey loadPrivateKey(InputStream in) throws Exception    {        try        {            return loadPrivateKey(readKey(in));        } catch (IOException e)        {            throw new Exception("私钥数据读取错误");        } catch (NullPointerException e)        {            throw new Exception("私钥输入流为空");        }    }    /**     * 读取密钥信息     *      * @param in     * @return     * @throws IOException     */    private static String readKey(InputStream in) throws IOException    {        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));        String readLine = null;        StringBuilder sb = new StringBuilder();        while ((readLine = br.readLine()) != null)        {            if (readLine.charAt(0) == '-')            {                continue;            } else            {                sb.append(readLine);                sb.append('\r');            }        }        return sb.toString();    }    /**     * 打印公钥信息     *      * @param publicKey     */    public static void printPublicKeyInfo(PublicKey publicKey)    {        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) publicKey;        System.out.println("----------RSAPublicKey----------");        System.out.println("Modulus.length=" + rsaPublicKey.getModulus().bitLength());        System.out.println("Modulus=" + rsaPublicKey.getModulus().toString());        System.out.println("PublicExponent.length=" + rsaPublicKey.getPublicExponent().bitLength());        System.out.println("PublicExponent=" + rsaPublicKey.getPublicExponent().toString());    }    public static void printPrivateKeyInfo(PrivateKey privateKey)    {        RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) privateKey;        System.out.println("----------RSAPrivateKey ----------");        System.out.println("Modulus.length=" + rsaPrivateKey.getModulus().bitLength());        System.out.println("Modulus=" + rsaPrivateKey.getModulus().toString());        System.out.println("PrivateExponent.length=" + rsaPrivateKey.getPrivateExponent().bitLength());        System.out.println("PrivatecExponent=" + rsaPrivateKey.getPrivateExponent().toString());    }}

上面需要注意的就是加密是有长度限制的，过长的话会抛异常！！！
代码中有些需要使用Base64再转换的，而java中不自带，Android中自带，所以自己写出一个来，方便Java后台使用.

Base64Utils工具类:

package com.example.rsa;import java.io.UnsupportedEncodingException;public class Base64Utils{    private static char[] base64EncodeChars = new char[]    { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',            'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm',            'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5',            '6', '7', '8', '9', '+', '/' };    private static byte[] base64DecodeChars = new byte[]    { -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,            -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63, 52, 53,            54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,            12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 26, 27, 28, 29,            30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -1, -1,            -1, -1, -1 };    /**     * 加密     *      * @param data     * @return     */    public static String encode(byte[] data)    {        StringBuffer sb = new StringBuffer();        int len = data.length;        int i = 0;        int b1, b2, b3;        while (i < len)        {            b1 = data[i++] & 0xff;            if (i == len)            {                sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);                sb.append(base64EncodeChars[(b1 & 0x3) << 4]);                sb.append("==");                break;            }            b2 = data[i++] & 0xff;            if (i == len)            {                sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);                sb.append(base64EncodeChars[((b1 & 0x03) << 4) | ((b2 & 0xf0) >>> 4)]);                sb.append(base64EncodeChars[(b2 & 0x0f) << 2]);                sb.append("=");                break;            }            b3 = data[i++] & 0xff;            sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);            sb.append(base64EncodeChars[((b1 & 0x03) << 4) | ((b2 & 0xf0) >>> 4)]);            sb.append(base64EncodeChars[((b2 & 0x0f) << 2) | ((b3 & 0xc0) >>> 6)]);            sb.append(base64EncodeChars[b3 & 0x3f]);        }        return sb.toString();    }    /**     * 解密     *      * @param str     * @return     */    public static byte[] decode(String str)    {        try        {            return decodePrivate(str);        } catch (UnsupportedEncodingException e)        {            e.printStackTrace();        }        return new byte[]        {};    }    private static byte[] decodePrivate(String str) throws UnsupportedEncodingException    {        StringBuffer sb = new StringBuffer();        byte[] data = null;        data = str.getBytes("US-ASCII");        int len = data.length;        int i = 0;        int b1, b2, b3, b4;        while (i < len)        {            do            {                b1 = base64DecodeChars[data[i++]];            } while (i < len && b1 == -1);            if (b1 == -1)                break;            do            {                b2 = base64DecodeChars[data[i++]];            } while (i < len && b2 == -1);            if (b2 == -1)                break;            sb.append((char) ((b1 << 2) | ((b2 & 0x30) >>> 4)));            do            {                b3 = data[i++];                if (b3 == 61)                    return sb.toString().getBytes("iso8859-1");                b3 = base64DecodeChars[b3];            } while (i < len && b3 == -1);            if (b3 == -1)                break;            sb.append((char) (((b2 & 0x0f) << 4) | ((b3 & 0x3c) >>> 2)));            do            {                b4 = data[i++];                if (b4 == 61)                    return sb.toString().getBytes("iso8859-1");                b4 = base64DecodeChars[b4];            } while (i < len && b4 == -1);            if (b4 == -1)                break;            sb.append((char) (((b3 & 0x03) << 6) | b4));        }        return sb.toString().getBytes("iso8859-1");    }}

3.终于要开始加密啦：

package com.example.rsa;import java.io.InputStream;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;import android.util.Base64;import android.view.View;import android.view.View.OnClickListener;import android.widget.Button;import android.widget.EditText;public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{    private Button btn1, btn2;// 加密，解密    private EditText et1, et2, et3;// 需加密的内容，加密后的内容，解密后的内容    // 注意copy密钥字符串时,不要有空格. 这对密钥必须是一对    private static String PUCLIC_KEY = "公钥";      private static String PRIVATE_KEY = "私钥";    @Override    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)    {        super.onCreate(savedInstanceState);        setContentView(R.layout.activity_main);        initView();    }    private void initView()    {        btn1 = (Button) findViewById(R.id.btn1);        btn2 = (Button) findViewById(R.id.btn2);        btn1.setOnClickListener(this);        btn2.setOnClickListener(this);        et1 = (EditText) findViewById(R.id.et1);        et2 = (EditText) findViewById(R.id.et2);        et3 = (EditText) findViewById(R.id.et3);    }    @Override    public void onClick(View v)    {        switch (v.getId())        {--------------- 此处模拟android端数据使用<服务器端公钥>加密后传到服务器--------------        // 加密        case R.id.btn1:            String source = et1.getText().toString().trim();            try            {                // 从字符串中得到公钥        // PublicKey publicKey = RSAUtils.loadPublicKey(PUCLIC_KEY);                // 从文件中得到公钥                InputStream inPublic = getResources().getAssets().open("rsa_public_key_me.pem");                PublicKey publicKey = RSAUtils.loadPublicKey(inPublic);                // 加密                byte[] encryptByte = RSAUtils.encryptData(source.getBytes(), publicKey);                // 为了方便观察吧加密后的数据用base64加密转一下，要不然看起来是乱码,所以解密是也是要用Base64先转换                String afterencrypt = Base64Utils.encode(encryptByte);                et2.setText(afterencrypt);            } catch (Exception e)            {                e.printStackTrace();            }            break;-----------------这里模拟服务器端人员拿到加密后的数据用<服务器私钥>解密-----------            // 解密        case R.id.btn2:                 String encryptContent = et2.getText().toString().trim();            try            {                // 从字符串中得到私钥                // PrivateKey privateKey = RSAUtils.loadPrivateKey(PRIVATE_KEY);                // 从文件中得到私钥                InputStream inPrivate = getResources().getAssets().open("rsa_private_key_pkcs8_me.pem");                PrivateKey privateKey = RSAUtils.loadPrivateKey(inPrivate);                // 因为RSA加密后的内容经Base64再加密转换了一下，所以先Base64解密回来再给RSA解密                byte[] decryptByte = RSAUtils.decryptData(Base64Utils.decode(encryptContent), privateKey);                String decryptStr = new String(decryptByte);                et3.setText(decryptStr);            } catch (Exception e)            {                e.printStackTrace();            }            break;        default:            break;        }    }}

密钥放到assest资源文件夹里了，也可以直接使用字符串得到，上面注释掉了。

这里写图片描述

ok! 这下终于搞定了!

附DEMO地址:
http://download.csdn.net/detail/fengltxx/9674172

参考感谢:
http://blog.csdn.net/jdsjlzx/article/details/41441147

1 0