公钥私解和私钥公解的应用RSA的加密

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 * RSA 工具类。提供加密，解密，生成密钥对等方法。
 * 需要到http://www.bouncycastle.org下载bcprov-jdk14-123.jar。
 * 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。 
 * 据猜测，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 
 * =================================================================== 
 * （该算法的安全性未得到理论的证明） 
 * =================================================================== 
 * 密钥的产生： 
 * 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。
 *文件名：RSAUtil.java<br>
 *@author 董利伟<br>
 *版本:<br>
 *描述：<br>
 *创建时间:2008-9-23 下午09:58:16<br>
 *文件描述：<br>
 *修改者：<br>
 *修改日期：<br>
 *修改描述：<br>
 */
public class RSAUtil {

 //密钥对
 private KeyPair keyPair = null;
 
 /**
  * 初始化密钥对
  */
 public RSAUtil(){
  try {
   this.keyPair = this.generateKeyPair();
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
 
 /**
 * 生成密钥对
 * @return KeyPair
 * @throws Exception
 */
 private KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
  try {
   KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
   //这个值关系到块加密的大小，可以更改，但是不要太大，否则效率会低
   final int KEY_SIZE = 1024;
   keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
   KeyPair keyPair = keyPairGen.genKeyPair();
   return keyPair;
  } catch (Exception e) {
   throw new Exception(e.getMessage());
  }
 
 }

 /**
 * 生成公钥
 * @param modulus
 * @param publicExponent
 * @return RSAPublicKey
 * @throws Exception
 */
 private RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus, byte[] publicExponent) throws Exception {
 
  KeyFactory keyFac = null;
  try {
   keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
  } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
  throw new Exception(ex.getMessage());
  }
  RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(modulus), new BigInteger(publicExponent));
  try {
   return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);
  } catch (InvalidKeySpecException ex) {
   throw new Exception(ex.getMessage());
  }
 
 }

 /**
 * 生成私钥
 * @param modulus
 * @param privateExponent
 * @return RSAPrivateKey
 * @throws Exception
 */
 private RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus, byte[] privateExponent) throws Exception {
  KeyFactory keyFac = null;
  try {
   keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
  } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
   throw new Exception(ex.getMessage());
  }
  RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(modulus), new BigInteger(privateExponent));
  try {
   return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);
  } catch (InvalidKeySpecException ex) {
   throw new Exception(ex.getMessage());
  }
 }

 /**
 * 加密
 * @param key 加密的密钥
 * @param data 待加密的明文数据
 * @return 加密后的数据
 * @throws Exception
 */
 public byte[] encrypt(Key key, byte[] data) throws Exception {
  try {
   Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
   cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
   //获得加密块大小，如:加密前数据为128个byte，而key_size=1024 加密块大小为127 byte,加密后为128个byte;
   //因此共有2个加密块，第一个127 byte第二个为1个byte
   int blockSize = cipher.getBlockSize();
   int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);//获得加密块加密后块大小
   int leavedSize = data.length % blockSize;
   int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1 : data.length / blockSize;
   byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];
   int i = 0;
   while (data.length - i * blockSize > 0) {
    if (data.length - i * blockSize > blockSize)
    cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i * outputSize);
    else
    cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i * blockSize, raw, i * outputSize);
    //这里面doUpdate方法不可用，查看源代码后发现每次doUpdate后并没有什么实际动作除了把byte[]放到ByteArrayOutputStream中
    //，而最后doFinal的时候才将所有的byte[]进行加密，可是到了此时加密块大小很可能已经超出了OutputSize所以只好用dofinal方法。
    i++;
   }
   return raw;
  } catch (Exception e) {
  throw new Exception(e.getMessage());
  }
 }

 /**
 * 解密
 * @param key 解密的密钥
 * @param raw 已经加密的数据
 * @return 解密后的明文
 * @throws Exception
 */
 public byte[] decrypt(Key key, byte[] raw) throws Exception {
  try {
   Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
   cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, key);
   int blockSize = cipher.getBlockSize();
   ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);
   int j = 0;
   while (raw.length - j * blockSize > 0) {
    bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
    j++;
   }
   return bout.toByteArray();
  } catch (Exception e) {
   throw new Exception(e.getMessage());
  }
 }
 
 /**
  * 返回公钥
  * @return
  * @throws Exception
  */
 public RSAPublicKey getRSAPublicKey() throws Exception{
  
  //获取公钥
  RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
  //获取公钥系数(字节数组形式)
  byte[] pubModBytes = pubKey.getModulus().toByteArray();
  //返回公钥公用指数(字节数组形式)
  byte[] pubPubExpBytes = pubKey.getPublicExponent().toByteArray();
  //生成公钥
  RSAPublicKey recoveryPubKey = this.generateRSAPublicKey(pubModBytes,pubPubExpBytes);
  return recoveryPubKey;
 }
 
 /**
  * 获取私钥
  * @return
  * @throws Exception
  */
 public RSAPrivateKey getRSAPrivateKey() throws Exception{
  
  //获取私钥
  RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
  //返回私钥系数(字节数组形式)
  byte[] priModBytes = priKey.getModulus().toByteArray();
  //返回私钥专用指数(字节数组形式)
  byte[] priPriExpBytes = priKey.getPrivateExponent().toByteArray();
  //生成私钥
  RSAPrivateKey recoveryPriKey = this.generateRSAPrivateKey(priModBytes,priPriExpBytes);
  return recoveryPriKey;
 }
 
 
 /**
 * 测试
 * @param args
 * @throws Exception
 */
 public static void main(String[] args) throws Exception {
  
  RSAUtil rsa = new RSAUtil();
  String str = "董利伟";
  RSAPublicKey pubKey = rsa.getRSAPublicKey();
  RSAPrivateKey priKey = rsa.getRSAPrivateKey();
  System.out.println("加密后==" + new String(rsa.encrypt(pubKey,str.getBytes())));
  System.out.println("解密后==" + new String(rsa.decrypt(priKey, rsa.encrypt(pubKey,str.getBytes()))));
 }
}