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<String,Object> 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<String,Object> keyMap=new HashMap<String,Object>();
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<String,Object> 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<String,Object> 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<String,Object> 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