本文详细解析了RSA这一经典非对称加密算法的特点与实现，包括其加解密流程、安全性对比DH算法的优势，以及使用JDK进行RSA加解密的具体代码实现。
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：
package RSAJDK;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.InvalidKeyException;
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.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
* 基于JDK的RSA算法，工作模式采用ECB
*/
public class RSAJDK {
private static final String ENCODING = "UTF-8";
private static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";//非对称加密密钥算法
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
private static final int KEY_SIZE = 512;//非对称密钥长度（512~1024之间的64的整数倍）
/**
* 还原公钥
* @param pubKey 二进制公钥
*/
public static PublicKey toPublicKey(byte[] pubKey) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException{
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥工厂
return keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(pubKey));//还原公钥
}
/**
* 还原私钥
* @param priKey 二进制私钥
*/
public static PrivateKey toPrivateKey(byte[] priKey) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException{
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥工厂
return keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(priKey));//还原私钥
}
/**
* 生成甲方密钥对
*/
public static KeyPair initKey() throws NoSuchAlgorithmException{
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);//密钥对生成器
keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);//指定密钥长度
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密钥对
return keyPair;
}
/**
* 私钥加密
* @param data 待加密数据
* @param keyByte 私钥
*/
public static byte[] encryptPriKey(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException,
NoSuchPaddingException,
InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException,
UnsupportedEncodingException {
PrivateKey priKey = toPrivateKey(keyByte);//还原私钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, priKey);//设置加密模式并且初始化key
return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING));
}
/**
* 公钥加密
* @param data 待加密数据
* @param keyByte 公钥
*/
public static byte[] encryptPubKey(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException,
NoSuchPaddingException,
InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException,
UnsupportedEncodingException {
PublicKey pubKey = toPublicKey(keyByte);//还原公钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);//设置加密模式并且初始化key
return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING));
}
/**
* 私钥解密
* @param data 待解密数据
* @param keyByte 私钥
*/
public static byte[] decryptPriKey(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException,
NoSuchPaddingException,
InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException {
PrivateKey priKey = toPrivateKey(keyByte);//还原私钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公钥解密
* @param data
* @param keyByte 公钥
*/
public static byte[] decryptPubKey(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException,
NoSuchPaddingException,
InvalidKeyException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException {
PublicKey pubKey = toPublicKey(keyByte);//还原公钥
Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 获取公钥
*/
public static byte[] getPublicKey(KeyPair keyPair){
return keyPair.getPublic().getEncoded();
}
/**
* 获取私钥
*/
public static byte[] getPrivateKey(KeyPair keyPair){
return keyPair.getPrivate().getEncoded();
}
/**
* 测试
*/
public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeyException,
InvalidKeySpecException,
NoSuchPaddingException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException,
UnsupportedEncodingException{
byte[] pubKey1;//甲方公钥
byte[] priKey1;//甲方私钥
/*********************测试是否可以正确生成以上2个key*********************/
KeyPair keyPair1 = RSAJDK.initKey();//生成甲方密钥对
pubKey1 = RSAJDK.getPublicKey(keyPair1);
priKey1 = RSAJDK.getPrivateKey(keyPair1);
System.out.println("甲方公钥pubKey1-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey1)+"@@pubKey1.length-->"+pubKey1.length);
System.out.println("甲方私钥priKey1-->"+Base64.encodeBase64String(priKey1)+"@@priKey1.length-->"+priKey1.length);
/*********************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*********************/
System.out.println("甲方-->乙方");
String data = "找一个好姑娘啊！";
byte[] encodeStr = RSAJDK.encryptPriKey(data, priKey1);
System.out.println("甲方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr));
byte[] decodeStr = RSAJDK.decryptPubKey(encodeStr, pubKey1);
System.out.println("乙方解密后的数据-->"+new String(decodeStr,"UTF-8"));
/*********************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*********************/
System.out.println("乙方-->甲方");
String data2 = "找一个好姑娘啊！";
byte[] encodeStr2 = RSAJDK.encryptPubKey(data2, pubKey1);
System.out.println("乙方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr2));
byte[] decodeStr2 = RSAJDK.decryptPriKey(encodeStr2, priKey1);
System.out.println("甲方解密后的数据-->"+new String(decodeStr2,"UTF-8"));
}
}
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）
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