JAVA加解密17-非对称加密算法-ElGamal算法

一、概述
1.ElGamal算法和ECC算法基于离散对数问题
2.这个是一个单向的过程。虽然密钥对构造简单，但是只是乙方向另外一方单向传送数据进行加解密，不能反向操作
3.这里只有“公钥加密、私钥解密”这个过程
4.ElGamal不足之处就是 密文会成倍增长
5.ElGamal和RSA最大不同就是他们构造密钥对的方式不同。还有就是是否为双向加解密

二、模型分析
以甲方向乙方发送数据为模型
1.甲方构造密钥对（公钥+私钥），公布公钥给乙方
2.这里甲方没法给乙方发送数据了，只有乙方能给甲方传送数据
3.乙方用公钥对数据进行加密，传送给甲方，甲方用私钥对数据进行解密

三、代码实现

package com.ca.test;
import java.security.AlgorithmParameterGenerator;
import java.security.AlgorithmParameters;
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.SecureRandom;
import java.security.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;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
/**
 * 非对称加密算法ElGamal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RSA算法，这个算法只支持私钥加密公钥解密
 * @author kongqz
 * */
public class ElGamalCoder {
    //非对称密钥算法
    public static final String KEY_ALGORITHM="ElGamal";
    
    
    /**
     * 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024
     * 密钥长度必须是8的倍数，在160到16384位之间
     * */
    private static final int KEY_SIZE=256;
    //公钥
    private static final String PUBLIC_KEY="ElGamalPublicKey";
    
    //私钥
    private static final String PRIVATE_KEY="ElGamalPrivateKey";
    
    /**
     * 初始化密钥对
     * @return Map 甲方密钥的Map
     * */
    public static Map initKey() throws Exception{
        //加入对BouncyCastle支持
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        AlgorithmParameterGenerator apg=AlgorithmParameterGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        //初始化参数生成器
        apg.init(KEY_SIZE);
        //生成算法参数
        AlgorithmParameters params=apg.generateParameters();
        //构建参数材料
        DHParameterSpec elParams=(DHParameterSpec)params.getParameterSpec(DHParameterSpec.class);
        
        //实例化密钥生成器
        KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM) ;
        
        //初始化密钥对生成器
        kpg.initialize(elParams,new SecureRandom());
        
        KeyPair keyPair=kpg.generateKeyPair();
        //甲方公钥
        PublicKey publicKey= keyPair.getPublic();
        //甲方私钥
        PrivateKey privateKey= 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;
        
    }
    
    
    /**
     * 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);
    }
    
    /**
     * 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=ElGamalCoder.initKey();
        //公钥
        byte[] publicKey=ElGamalCoder.getPublicKey(keyMap);
        
        //私钥
        byte[] privateKey=ElGamalCoder.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="ElGamal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);
        
        //乙方使用公钥对数据进行加密
        byte[] code2=ElGamalCoder.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));
        
        
        //甲方使用私钥对数据进行解密
        byte[] decode2=ElGamalCoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);
        
        System.out.println("甲方解密后的数据："+new String(decode2));
    }
}
控制台输出：
公钥：
MHgwUAYGKw4HAgEBMEYCIQD0uq+9qH/RFRMgdsbGP9scyNhsDF51I40kDUGYfDs9LwIhAMxG0VQV
ZBaqTMZzLeFGYO2SBQX2UMAnuiBzLhKEcPh1AyQAAiEA2eL2mHUbsm/3p9wNRLSaikuOmkRoIbbp
Ltvj8Lok3OE=
私钥：
MHkCAQAwUAYGKw4HAgEBMEYCIQD0uq+9qH/RFRMgdsbGP9scyNhsDF51I40kDUGYfDs9LwIhAMxG
0VQVZBaqTMZzLeFGYO2SBQX2UMAnuiBzLhKEcPh1BCICIHkLWWt3E212XnDAMZonNEE4tDbDtkVV
9GOHK/rBjAQi
================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:ElGamal密码交换算法
===========乙方使用公钥对数据进行加密==============
加密后的数据：d9HzNTy1AnEk9c7f6cUs7B6QRbHnMSd3666pfqlffC+ziJj0jYCcmV4Jso8eU1gTs57z8pjJB23j
mCB1A8uFjw==
甲方解密后的数据：ElGamal密码交换算法

四、总结
1.这个是一个单向传递数据的过程，这个和RSA不同，RSA的公钥私钥都可以用来做加解密数据的
2.这里java6不支持ElGamal算法，BouncyCastle支持这个算法
3.这里的公钥私钥长度几乎一致
4.这里只有“公钥加密、私钥解密”这一个原则