加密解密RSA+AES。（一）

数据加密技术的介绍及实践过程。

1.背景

1.1 数据加密

指利用密码技术信息进行加密，实现信息隐蔽，从而达到保证信息安全的目的。按照作用的不同，数据加密的技术分为数据传输加密技术，数据存储加密技术，数据完整性鉴别技术和密钥管理技术。

1.1.1数据传输加密技术：

有线路加密和端对端加密两种。

端对端加密指信息由发送端自动加密，并且由TCP/IP进行数据包封装，然后作为不可阅读和不可识别的数据穿过互联网，当这些信息到达目的地，将被自动重组、解密，而成为可读的数据。

1.1.2数据存储加密技术：

有密文存储和存取控制两种。前者一般是通过加密算法转换、附加密码、加密模块等方法实现；后者则是对用户资格、权限加以审查和限制，防止非法用户存取数据或合法用户越权存取数据。

1.1. 3数据完整性鉴别技术

目的是对介入信息传送、存取和处理的人的身份和相关数据内容进行验证，一般包括口令、密钥、身份、数据等项的鉴别。系统通过对比验证对象输入的特征值是否符合预先设定的参数，实现对数据的安全保护。

2.算法基本介绍

2.1 加密算法

2.1.1 对称加密

两个用户之间进行信息交流，约定好使用相同的某个密钥。一方将传输的报文用私钥加密，得到密文。另一方接收到密文，用密钥解密，得到明文。这个算法中最重要的就是两人之间的密钥要保密好。同时，由于每两个用户之间就需要一个约定的密钥，因而N个用户之间，就需要N*（N-1）个密钥，这对企业的密钥管理是个难题。

2.1.2 非对称加密

   需要一对密钥，分别是公钥和私钥。如果用公钥加密明文，需要用对应的私钥才能解密明文。如果用私钥对明文加密，则需要用对应的公钥进行解密。当然，因为公钥和私钥是有不同的要求标准的，私钥是比公钥要远远符合密码学安全标准的。所以私钥应当保密并用来解密文件，而公钥可以公布并加密，不应当将二者互换使用。

   甲方生成一对密钥，将公钥通知乙方，乙方利用公钥加密报文，然后发给甲方，甲方接收到密文然后再用私钥解密，得到报文。

因为加密和解密用的是不同的密钥，所以被叫做非对称加密算法。

3.使用场景

3.1 对称加密算法的使用场景。

3.1.1 当客户端与服务器端之间传递数据时，可以使用对称加密算法AES。比对在客户端对用户输入的敏感信息加密传输到服务器端，或者在服务器端加密token传递到客户端。

3.2 非对称加密算法的使用场景。

3.2.1 RSA公钥加密体制

包含如下3个算法：KeyGen（密钥生成算法），Encrypt（加密算法）以及Decrypt（解密算法）。

RSA公钥加密算法逻辑如下：

① (PK，SK)ßKeyGen(λ) 密钥生成算法以安全常数λ作为输入，输出一个公钥PK，和一个私钥SK。安全常数用于确定这个加密算法的安全性有多高，一般以加密算法使用的质数p的大小有关。 λ越大，质数p一般越大，保证密钥有更高的安全性。

在RSA中，密钥生成算法如下：算法首先随机产生两个不同大质数p和q，计算N=pq。随后，计算欧拉函数N0= (p-1)(q-1)。接下来，算法随机选择一个小于N0的整数e，并计算e关于的模反元素d。最后，公钥为PK=(N, e)，私钥为SK=（N,
d）。

② (CT) ßEncrypt(PK,M) 加密算法以公钥PK和待加密的消息M作为输入，输出密文CT。

③ MßDecrypt(SK,CT)
解密算法以私钥SK和密文CT作为输入，输出消息M。

3.2.2 RSA签名算法

结合非对称加密算法和数字摘要算法。还包含如下3个算法：KeyGen（密钥生成算法），Sign（签名算法），Verify（验证算法）。

（补充：数字摘要算法，例如MD5，用散列算法对报文进行摘要，得到固定长度（128位）的密文，这一串密文亦被称作数字指纹。因为不同的报文得到的摘要，结果不同，而相同的报文得到的摘要必定相同。因而常用于签名验证。）

RSA签名算法逻辑如下：

① (PK,SK)ßKeyGen(λ)密钥生成算法同样以安全常数λ作为输入，输出一个公钥PK和一个私钥SK。

② óßSign(SK,M)签名算法以私钥SK和待签名的消息M作为输入参数，输出签名ó。在RSA签名中，签名算法直接输出签名为ó。

③ bßVerify(PK,
ó,M)验证算法以公钥PK，签名ó以及消息M作为输入，输出一个比特值b。b=1意味着验证通过。b=0意味着验证不通过。在RSA签名中，验证算法首先计算，随后对比M’与M，如果相等，则输出b=1，否则输出b=0。

在签名算法中，私钥用于对数据进行签名，公钥用于对签名进行验证。这也可以直观地进行理解：对一个文件签名，当然要用私钥，因为我们希望只有自己才能完成签字。验证过程当然希望所有人都能够执行，大家看到签名都能通过验证证明确实是我自己签的。

4.Demo

客户端加密过程主要分为以下三个步骤：1.客户端随机产生AES的密钥；2.对身份证信息（重要信息）进行AES加密；3.通过使用RSA对AES密钥进行公钥加密。

这样在传输的过程中，即时加密后的AES密钥被别人截取，对其也无济于事，因为他并不知道RSA的私钥，无法解密得到原本的AES密钥，就无法解密用AES加密后的重要信息。
我们这里模拟客户端和服务端，对算法逻辑进行验证。

package RSAAES;
import sun.security.krb5.internal.crypto.Aes128;
public class TestEncrypt {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String key = AESUtils.generateKey();
        String name = "wujj";
        String idCard = "444200002939402";
        String encryptName = AESUtils.encryptData(key, name);
        String encryptCard = AESUtils.encryptData(key, idCard);
        String encryptKey = RSAUtils.encryptByPublicKey(key);
        System.out.println("使用RSA加密后的AES密钥： " + encryptKey);
        System.out.println("使用AES加密后的Name " + encryptName + "  使用AES加密后的Card :" + encryptCard);
    }
}

执行结果如下：

服务端使用RSA0+ AES对重要信息进行解密

服务端解密过程主要分为以下两个步骤：1.对加密后的AES密钥进行RSA私钥解密，拿到密钥原文；2.对加密后的重要信息进行AES解密，拿到原始内容。

package RSAAES;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String encryptKey = "W42a322SBoRZKTSLaczF74uUyAxGMFZSgvZWeWnEf+v7AlfTYo8Ie0JLUJpXMMfCjt3i+AlX+8M+Wd1FiEgwgkXwaObvqhqLdwYEybHdyYLE6XcUjn/vqSl/Z3jhKrYi5H+X6RZ70BVYDXki2q4vLPOfL8rECZywRPnl1+tAI7E=";
        String encryptName = "Y5zy9Pf6h8jx/xTETt/2BA==";
        String encryptCard = "7XVmAnoZsqq44aEOySVlsg==";
        //解密
        String key = RSAUtils.decryptByPrivateKey(encryptKey);
        String name = AESUtils.decryptData(key,encryptName);
        String idCard = AESUtils.decryptData(key,encryptCard);
        System.out.println("使用RSA解密后的AES密钥： " + encryptKey);
        System.out.println("使用AES解密后的Name " + name + "  使用AES解密后的Card :" + idCard);

    }
}

这样我们就粗略地验证了加密解密算法，那代码里的算法工具类RSAUtils和AESUtils的逻辑到底是怎么样的呢？有兴趣的可以去看下一篇博客。