JAVA RSA非对称加密详解
一、概述
- 1.RSA是基于大数因子分解难题。目前各种主流计算机语言都支持RSA算法的实现
- 2.java6支持RSA算法
- 3.RSA算法可以用于数据加密和数字签名
- 4.RSA算法相对于DES/AES等对称加密算法，他的速度要慢的多
- 5.总原则：公钥加密，私钥解密 / 私钥加密，公钥解密
二、模型分析
RSA算法构建密钥对简单的很，这里我们还是以甲乙双方发送数据为模型
- 1.甲方在本地构建密钥对（公钥+私钥），并将公钥公布给乙方
- 2.甲方将数据用私钥进行加密，发送给乙方
- 3.乙方用甲方提供的公钥对数据进行解密
如果乙方向传送数据给甲方：
- 4.乙方用公钥对数据进行加密，然后传送给甲方
- 5.甲方用私钥对数据进行解密
三、代码分析
package com.rsa;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
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.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* 非对称加密算法RSA算法组件
* 非对称算法一般是用来传送对称加密算法的密钥来使用的，相对于DH算法，RSA算法只需要一方构造密钥，不需要
* 大费周章的构造各自本地的密钥对了。DH算法只能算法非对称算法的底层实现。而RSA算法算法实现起来较为简单
*
* @author kongqz
*/
public class RSACoder {
//非对称密钥算法
public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
/**
* 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024
* 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间
*/
private static final int KEY_SIZE = 512;
//公钥
private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";
//私钥
private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";
/**
* 初始化密钥对
*
* @return Map 甲方密钥的Map
*/
public static Map initKey() throws Exception {
//实例化密钥生成器
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//初始化密钥生成器
keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);
//生成密钥对
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
//甲方公钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
//甲方私钥
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
//将密钥存储在map中
Map keyMap = new HashMap();
keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
return keyMap;
}
/**
* 私钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 加密数据
*/
public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
//取得私钥
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//生成私钥
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
//数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 加密数据
*/
public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
//实例化密钥工厂
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//初始化公钥
//密钥材料转换
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
//产生公钥
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
//数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 私钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 解密数据
*/
public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
//取得私钥
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//生成私钥
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
//数据解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param key 密钥
* @return byte[] 解密数据
*/
public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
//实例化密钥工厂
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
//初始化公钥
//密钥材料转换
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
//产生公钥
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
//数据解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 取得私钥
*
* @param keyMap 密钥map
* @return byte[] 私钥
*/
public static byte[] getPrivateKey(Map keyMap) {
Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
return key.getEncoded();
}
/**
* 取得公钥
*
* @param keyMap 密钥map
* @return byte[] 公钥
*/
public static byte[] getPublicKey(Map keyMap) throws Exception {
Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
return key.getEncoded();
}
/**
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
//初始化密钥
//生成密钥对
Map keyMap = RSACoder.initKey();
//公钥
byte[] publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);
//私钥
byte[] privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);
System.out.println("公钥：/n" + Base64.encodeBase64String(publicKey));
System.out.println("私钥：/n" + Base64.encodeBase64String(privateKey));
System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============");
String str = "RSA密码交换算法";
System.out.println("/n===========甲方向乙方发送加密数据==============");
System.out.println("原文:" + str);
//甲方进行数据的加密
byte[] code1 = RSACoder.encryptByPrivateKey(str.getBytes(), privateKey);
System.out.println("加密后的数据：" + Base64.encodeBase64String(code1));
System.out.println("===========乙方使用甲方提供的公钥对数据进行解密==============");
//乙方进行数据的解密
byte[] decode1 = RSACoder.decryptByPublicKey(code1, publicKey);
System.out.println("乙方解密后的数据：" + new String(decode1) + "/n/n");
System.out.println("===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据==============/n/n");
str = "乙方向甲方发送数据RSA算法";
System.out.println("原文:" + str);
//乙方使用公钥对数据进行加密
byte[] code2 = RSACoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey);
System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密==============");
System.out.println("加密后的数据：" + Base64.encodeBase64String(code2));
System.out.println("=============乙方将数据传送给甲方======================");
System.out.println("===========甲方使用私钥对数据进行解密==============");
//甲方使用私钥对数据进行解密
byte[] decode2 = RSACoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);
System.out.println("甲方解密后的数据：" + new String(decode2));
}
}
控制台输出：
公钥：/nMFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAL/BGYIKZcuLuLdKN/AusrZyDLpwWHrMWiQ1KTOCFi434ymAWhK5R8NER3UvM6hF2zp0KYv1denqYwAx0NpR8XECAwEAAQ==
私钥：/nMIIBVQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT8wggE7AgEAAkEAv8EZggply4u4t0o38C6ytnIMunBYesxaJDUpM4IWLjfjKYBaErlHw0RHdS8zqEXbOnQpi/V16epjADHQ2lHxcQIDAQABAkBC6wmS1zwVH6qT1IPW/wUBJKYKfmByYlRm5GJ/hjtlXyJrNqIphwHVH7vJmz+NBFhq7FxW1OeUEX7Ql2XP23ARAiEA8MS/G90F1so2FnsDI/xeDp9/5RlCY8M6xiF3y/XPapUCIQDL4pDlMxRwCtinuOSUYBKWBjAJRHJHrWgcoN7c1ydQbQIgALlGrcnDS7r94KFsB/6pNbgLBWBHD8+1bIULPCS4A+UCIQCui5aUQbibew2j+QvnYqBGw6FYLbrQVkotSCPDWIaVuQIhAOy0TAqBeaSp+bCl3GO5BH4AO49RN4SZKLXHGqgHlMYA
================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============
/n===========甲方向乙方发送加密数据==============
原文:RSA密码交换算法
加密后的数据：BBUSQY2BEp2c0+vIZ0jBUpxOOzcZd6osRB3r8DFJwT7dRdr7/e5DkXjgV/txEDNlnzudIdMOOAIgEwmU8jt95g==
===========乙方使用甲方提供的公钥对数据进行解密==============
乙方解密后的数据：RSA密码交换算法/n/n
===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据==============/n/n
原文:乙方向甲方发送数据RSA算法
===========乙方使用公钥对数据进行加密==============
加密后的数据：CvBzAaEYTBHYiVEFNSlpiNWZi3flvrh1Ye5t7GYsrUIOKek4QiQsbVnjsty8rKw2Wz1SXf/ozRhNvXMFqDsQpQ==
=============乙方将数据传送给甲方======================
===========甲方使用私钥对数据进行解密==============
甲方解密后的数据：乙方向甲方发送数据RSA算法
四、总结
- 1.RSA与DH算法不同，只需要一套密钥就能完成加密、解密的工作
- 2.通过代码能看出来，公钥长度明显小于私钥
- 3.遵循：公钥加密-私钥解密，私钥加密-公钥解密的原则
- 4.公钥和私钥肯定是完全不同