JAVA RSA非对称加密详解

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JAVA RSA非对称加密详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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.rsa;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

import javax.crypto.Cipher;
import java.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;


/**
 * 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：/nMFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAL/BGYIKZcuLuLdKN/AusrZyDLpwWHrMWiQ1KTOCFi434ymAWhK5R8NER3UvM6hF2zp0KYv1denqYwAx0NpR8XECAwEAAQ==
私钥：/nMIIBVQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT8wggE7AgEAAkEAv8EZggply4u4t0o38C6ytnIMunBYesxaJDUpM4IWLjfjKYBaErlHw0RHdS8zqEXbOnQpi/V16epjADHQ2lHxcQIDAQABAkBC6wmS1zwVH6qT1IPW/wUBJKYKfmByYlRm5GJ/hjtlXyJrNqIphwHVH7vJmz+NBFhq7FxW1OeUEX7Ql2XP23ARAiEA8MS/G90F1so2FnsDI/xeDp9/5RlCY8M6xiF3y/XPapUCIQDL4pDlMxRwCtinuOSUYBKWBjAJRHJHrWgcoN7c1ydQbQIgALlGrcnDS7r94KFsB/6pNbgLBWBHD8+1bIULPCS4A+UCIQCui5aUQbibew2j+QvnYqBGw6FYLbrQVkotSCPDWIaVuQIhAOy0TAqBeaSp+bCl3GO5BH4AO49RN4SZKLXHGqgHlMYA
================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=============
/n===========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：BBUSQY2BEp2c0+vIZ0jBUpxOOzcZd6osRB3r8DFJwT7dRdr7/e5DkXjgV/txEDNlnzudIdMOOAIgEwmU8jt95g==
===========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/n/n
===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据==============/n/n
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：CvBzAaEYTBHYiVEFNSlpiNWZi3flvrh1Ye5t7GYsrUIOKek4QiQsbVnjsty8rKw2Wz1SXf/ozRhNvXMFqDsQpQ==
=============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

以上是关于JAVA RSA非对称加密详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

应用加密一；非对称加密算法揭秘

一文详解非对称加密算法之RSA算法

技术 | RSA非对称加密算法详解

常用加密解密——非对称加密

java加密算法入门-非对称加密详解

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