非对称加密算法-RSA算法

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.ca.test; 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.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; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey; import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey; import org.apache.commons.codec.binary.Base64; /** * 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： MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAM0qc+eVm4pyBbCBuM4jRxOYsxWkylLXVklyWp3JNs71 B6vLVg2Iwh6TwPbpXbGWOI11RMLhe5bwLpdeBqP4f4MCAwEAAQ== 私钥： MIIBVQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT8wggE7AgEAAkEAzSpz55WbinIFsIG4ziNHE5izFaTK UtdWSXJanck2zvUHq8tWDYjCHpPA9uldsZY4jXVEwuF7lvAul14Go/h/gwIDAQABAkByhW3pKSOH Zhoy6lYkCqEUGTptrGybTUQG/2QBi12iqzenm7rKlasjdMEr6Q8RX5RpGArzvhvLepAPqPZ5LXjR AiEA7vI8/9HHrZSbHQ4Up7xby7bOULknoRjZy68HRMPRSXUCIQDbzwQfvrYNqLiauTcNsg6ejCJw cxSCLlJupgwBBjyOFwIgVEbWIviPr/ZpGz9bI6o4ykoozKnxg01ri/6o1qUmTP0CIQDBC0XO73oJ 8vT2BdZA8/D884vHgHoxfqcswC3otGZ4TwIhANGXz8GHxM0zuOg8pds54S1ARlrkUXFULocVZ2Ka ngFf ================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============= ===========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：kF3vekz0DpJmLzwdrWjfZLyGBWsKzFOwm+8im85KZr6QA49csvCl9KgsfjSVLuXwgsPrFoEhkiqQ 0+VApr001A== ===========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 ===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据============== 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：xM1MB3DlDKRwSozf9z8YQlftrWpKT8lkabi17cN/ZLOEkOO8jVLKVAjpjsMwtJMcpHTjntdkHKOm s1V8xbh3og== =============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