Base64、MD5、RSA和ASE加密算法总结及JAVA实现-RSA

常见加密算法

常见的加密算法可以分成三类，对称加密算法，非对称加密算法和Hash算法。

非对称加密算法

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。
常见的非对称算法包括了：RSA、Elgamal等算法。

RSA算法

RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，该算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥，即公钥，而两个大素数组合成私钥。公钥是可发布的供任何人使用，私钥则为自己所有，供解密之用。
过程：

1. 随意选择两个大的质数p和q，p不等于q，计算N=pq。
2. 根据欧拉函数，不大于N且与N互质的整数個数為(p-1)(q-1)。
3. 选择一个整数e与(p-1)(q-1)互质，并且e小于(p-1)(q-1)。
4. 用以下这个公式计算d：d× e ≡ 1 (mod (p-1)(q-1))。
5. 将p和q的记录销毁。

(N,e)是公钥，(N,d)是私钥。

JAVA实现

public class RSAUtils {

    public static final String CHARSET = "UTF-8";
    public static final String RSA_ALGORITHM = "RSA";

    public static Map createKeys(int keySize){
        //为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象
        KeyPairGenerator kpg;
        try{
            kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        }catch(NoSuchAlgorithmException e){
            throw new IllegalArgumentException("No such algorithm-->[" + RSA_ALGORITHM + "]");
        }

        //初始化KeyPairGenerator对象,密钥长度
        kpg.initialize(keySize);
        //生成密匙对
        KeyPair keyPair = kpg.generateKeyPair();
        //得到公钥
        Key publicKey = keyPair.getPublic();
        //Base64编码
        String publicKeyStr = Base64Utils.getEncoder().encodeToString(publicKey.getEncoded());
        //得到私钥
        Key privateKey = keyPair.getPrivate();
        //Base64编码
        String privateKeyStr = Base64Utils.getEncoder().encodeToString(privateKey.getEncoded());
        Map keyPairMap = new HashMap();
        keyPairMap.put("publicKey", publicKeyStr);
        keyPairMap.put("privateKey", privateKeyStr);

        return keyPairMap;
    }

    /**
     * 得到公钥
     * @param publicKey 密钥字符串（经过base64编码）
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPublicKey getPublicKey(String publicKey) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        //通过X509编码的Key指令获得公钥对象
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        //Base64解码
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec( Base64Utils.getDecoder().decode(publicKey));
        RSAPublicKey key = (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
        return key;
    }

    /**
     * 得到私钥
     * @param privateKey 密钥字符串（经过base64编码）
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String privateKey) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException {
        //通过PKCS#8编码的Key指令获得私钥对象
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
        //Base64解码
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64Utils.getDecoder().decode(privateKey));
        RSAPrivateKey key = (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
        return key;
    }

    /**
     * 公钥加密
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     */
    public static String publicEncrypt(String data, RSAPublicKey publicKey){
        try{
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            return Base64Utils.getEncoder().encodeToString(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.ENCRYPT_MODE, data.getBytes(CHARSET), publicKey.getModulus().bitLength()));
        }catch(Exception e){
           throw new RuntimeException("加密数据：" + data + ",发生异常", e);
        }
    }

    /**
     * 私钥解密
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     */

    public static String privateDecrypt(String data, RSAPrivateKey privateKey){
        try{
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            return new String(rsaSplitCodec(cipher, Cipher.DECRYPT_MODE, Base64Utils.getDecoder().decode(data), privateKey.getModulus().bitLength()), CHARSET);
        }catch(Exception e){
            throw new RuntimeException("解密数据：" + data + ",发生异常", e);
        }
    }
    private static byte[] rsaSplitCodec(Cipher cipher, int opmode, byte[] datas, int keySize){
        int maxBlock = 0;
        if(opmode == Cipher.DECRYPT_MODE){
            maxBlock = keySize / 8;
        }else{
            maxBlock = keySize / 8 - 11;
        }
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] buff;
        int i = 0;
        try{
            while(datas.length > offSet){
                if(datas.length-offSet > maxBlock){
                    buff = cipher.doFinal(datas, offSet, maxBlock);
                }else{
                    buff = cipher.doFinal(datas, offSet, datas.length-offSet);
                }
                out.write(buff, 0, buff.length);
                i++;
                offSet = i * maxBlock;
            }
        }catch(Exception e){
             throw new RuntimeException("加解密数据时发生异常", e);
        }finally {
            try {
                out.flush();
                out.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        byte[] resultDatas = out.toByteArray();
        return resultDatas;
    }
}