RSA加密算法的简单案例

Posted 2020-08-14

 

　RSA加密算法是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击。

　　Java培训

关于RSA加密算法有哪些应用呢

?

以下举一个数据库身份验证的案例。

　　在使用数据集进行身份认证时，密码存在数据库中，认证时用户输入的密码与数据库中密码相同则认证通过，若数据库被破解了则对系统造成威胁，怎样保证系统安全呢?这里就可以应用RSA加密算法，对权限加密。

　　思路：

　　就是在url中传用户名密码时，先把用户名进行翻转，然后再进行加密，如输入的密码为12，实际后台进行加密的值为21，再与数据库进行验证，这样就可以避免数据库被破解查看到的是21的加密码，登陆系统时以21是无法登陆成功的。

　　以报表软件FineReport为例，这是一个能读取各类数据库的报表软件，分客户端和前端展示。

　　实现方案：

　　1、把RSA加密使用的第三方包，放到工程web-inf/lib文件夹下即可。

　　2、调用js文件

　　RSA文件夹为前端js加密时需要调用js文件，因此需要将Barrett.js、BigInt.js、RSA.js放到工程目录下如：WebReport/js，新建js文件夹放入js文件。

　　3、定义RSA加密类

　　定义RSAUtil.java类文件，先运行类中generateKeyPair()方法，会在服务器D盘中生成一个随机的RSAKey.txt文件，保存公钥和密钥，每访问一次这个方法会刷新一次txt文件。

　　package com.fr.privilege;

　　import java.io.ByteArrayOutputStream;

　　import java.io.FileInputStream;

　　import java.io.FileOutputStream;

　　import java.io.ObjectInputStream;

　　import java.io.ObjectOutputStream;

　　import java.math.BigInteger;

　　import java.security.KeyFactory;

　　import java.security.KeyPair;

　　import java.security.KeyPairGenerator;

　　import java.security.NoSuchAlgorithmException;

　　import java.security.PrivateKey;

　　import java.security.PublicKey;

　　import java.security.SecureRandom;

　　import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;

　　import java.security.interfaces.RSAPublicKey;

　　import java.security.spec.InvalidKeySpecException;

　　import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;

　　import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;

　　import javax.crypto.Cipher;

　　/**

　　* RSA 工具类。提供加密，解密，生成密钥对等方法。

　　* 需要到http://www.bouncycastle.org下载bcprov-jdk14-123.jar。

　　*

　　*/

　　public class RSAUtil {

　　/**

　　* * 生成密钥对 *

　　*

　　* @return KeyPair *

　　* @throws EncryptException

　　*/

　　public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {

　　try {

　　KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",

　　new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

　　final int KEY_SIZE = 1024;// 没什么好说的了，这个值关系到块加密的大小，可以更改，但是不要太大，否则效率会低

　　keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());

　　KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();

　　saveKeyPair(keyPair);

　　return keyPair;

　　} catch (Exception e) {

　　throw new Exception(e.getMessage());

　　}

　　}

　　public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {

　　FileInputStream fis = new FileInputStream("C:/RSAKey.txt");

　　ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis);

　　KeyPair kp = (KeyPair) oos.readObject();

　　oos.close();

　　fis.close();

　　return kp;

　　}

　　public static void saveKeyPair(KeyPair kp) throws Exception {

　　FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:/RSAKey.txt");

　　ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);

　　// 生成密钥

　　oos.writeObject(kp);

　　oos.close();

　　fos.close();

　　}

　　/**

　　* * 生成公钥 *

　　*

　　* @param modulus *

　　* @param publicExponent *

　　* @return RSAPublicKey *

　　* @throws Exception

　　*/

　　public static RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus,

　　byte[] publicExponent) throws Exception {

　　KeyFactory keyFac = null;

　　try {

　　keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",

　　new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

　　} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {

　　throw new Exception(ex.getMessage());

　　}

　　RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(

　　modulus), new BigInteger(publicExponent));

　　try {

　　return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);

　　} catch (InvalidKeySpecException ex) {

　　throw new Exception(ex.getMessage());

　　}

　　}

　　/**

　　* * 生成私钥 *

　　*

　　* @param modulus *

　　* @param privateExponent *

　　* @return RSAPrivateKey *

　　* @throws Exception

　　*/

　　public static RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus,

　　byte[] privateExponent) throws Exception {

　　KeyFactory keyFac = null;

　　try {

　　keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",

　　new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

　　} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {

　　throw new Exception(ex.getMessage());

　　}

　　RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(

　　modulus), new BigInteger(privateExponent));

　　try {

　　return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);

　　} catch (InvalidKeySpecException ex) {

　　throw new Exception(ex.getMessage());

　　}

　　}

　　/**

　　* * 加密 *

　　*

　　* @param key

　　* 加密的密钥 *

　　* @param data

　　* 待加密的明文数据 *

　　* @return 加密后的数据 *

　　* @throws Exception

　　*/

　　public static byte[] encrypt(PublicKey pk, byte[] data) throws Exception {

　　try {

　　Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",

　　new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

　　cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);

　　int blockSize = cipher.getBlockSize();// 获得加密块大小，如：加密前数据为128个byte，而key_size=1024

　　// 加密块大小为127

　　// byte,加密后为128个byte;因此共有2个加密块，第一个127

　　// byte第二个为1个byte

　　int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);// 获得加密块加密后块大小

　　int leavedSize = data.length % blockSize;

　　int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1

　　: data.length / blockSize;

　　byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];

　　int i = 0;

　　while (data.length - i * blockSize > 0) {

　　if (data.length - i * blockSize > blockSize)

　　cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i

　　* outputSize);

　　else

　　cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i

　　* blockSize, raw, i * outputSize);

　　// 这里面doUpdate方法不可用，查看源代码后发现每次doUpdate后并没有什么实际动作除了把byte[]放到

　　// ByteArrayOutputStream中，而最后doFinal的时候才将所有的byte[]进行加密，可是到了此时加密块大小很可能已经超出了

　　// OutputSize所以只好用dofinal方法。

　　i++;

　　}

　　return raw;

　　} catch (Exception e) {

　　throw new Exception(e.getMessage());

　　}

　　}

　　/**

　　* * 解密 *

　　*

　　* @param key

　　* 解密的密钥 *

　　* @param raw

　　* 已经加密的数据 *

　　* @return 解密后的明文 *

　　* @throws Exception

　　*/

　　public static byte[] decrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {

　　try {

　　Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",

　　new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

　　cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, pk);

　　int blockSize = cipher.getBlockSize();

　　ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);

　　int j = 0;

　　while (raw.length - j * blockSize > 0) {

　　bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));

　　j++;

　　}

　　return bout.toByteArray();

　　} catch (Exception e) {

　　throw new Exception(e.getMessage());

　　}

　　}

　　/**

　　* * *

　　*

　　* @param args *

　　* @throws Exception

　　*/

　　public static void main(String[] args) throws Exception {

　　RSAPublicKey rsap = (RSAPublicKey) RSAUtil.generateKeyPair()

　　.getPublic();

　　String test = "hello world";

　　byte[] en_test = encrypt(getKeyPair().getPublic(), test.getBytes());

　　System.out.println("123:" + new String(en_test));

　　byte[] de_test = decrypt(getKeyPair().getPrivate(), en_test);

　　System.out.println(new String(de_test));

　　}

　　}

　　4、定义密码验证类

　　定义TestPasswordValidatorRSA.java密码验证类

　　定义一个类，命名为TestPasswordValidatorRSA.java，扩展于AbstractPasswordValidator，重写其中密码验证方法encodePassword，先把输入的密码进行翻转，然后再进行加密，返回密码进行验证，具体代码如下

　　package com.fr.privilege;

　　import com.fr.privilege.providers.dao.AbstractPasswordValidator;

　　public class TestPasswordValidatorRSA extends AbstractPasswordValidator{

　　//@Override

　　public String encodePassword( String clinetPassword) {

　　try {

　　//对密码进行翻转如输入ab翻转后为ba

　　StringBuffer sb = new StringBuffer();

　　sb.append(new String(clinetPassword));

　　String bb = sb.reverse().toString();

　　//进行加密

　　byte[] en_test = RSAUtil.encrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPublic(),bb.getBytes());

　　//进行解密，如果数据库里面保存的是加密码，则此处不需要进行解密

　　byte[] de_test = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_test);

　　//返回加密密码

　　clinetPassword=new String(de_test);

　　} catch (Exception e) {

　　// TODO Auto-generated catch block

　　e.printStackTrace();

　　}

　　return clinetPassword; //即获取加密密码再与数据库密码匹配。

　　}

　　@Override

　　public boolean validatePassword(String arg0, String arg1) {

　　// TODO Auto-generated method stub

　　return false;

　　}

　　}

　　5、编译类文件

　　首先编译RSAUtil.java类文件在服务器的D盘生成RSAKey.txt文件，再编译TestPasswordValidatorRSA.java类，把编译后的class文件放到项目工程web-inf/classes/com/fr/privilege文件夹中。

　　6、登陆Login.jsp页面设置

　　客户端请求到登录页面，随机生成一字符串，此随机字符串作为密钥加密密码，如下代码：

　　<%@page contentType="text/html" pageEncoding="UTF-8"%>

　　<%@page import="com.fr.privilege.providers.dao.RSAUtil"%>

　　<%!public String Testmo() {

　　String module = "";

　　try {

　　java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil

　　.getKeyPair().getPublic();

　　module = rsap.getModulus().toString(16);

　　} catch (Exception e) {

　　// TODO Auto-generated catch block

　　e.printStackTrace();

　　}

　　return module;

　　}%>

　　<%!public String Testem() {

　　String empoent = "";

　　try {

　　java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil

　　.getKeyPair().getPublic();

　　empoent = rsap.getPublicExponent().toString(16);

　　} catch (Exception e) {

　　// TODO Auto-generated catch block

　　e.printStackTrace();

　　}

　　return empoent;

　　}%>

　　<html>

　　<head>

　　<script type="text/javascript"

　　src="ReportServer?op=emb&resource=finereport.js"></script>

　　<script type="text/javascript" src="js/RSA.js"></script>

　　<script type="text/javascript" src="js/BigInt.js"></script>

　　<script type="text/javascript" src="js/Barrett.js"></script>

　　<script type="text/javascript">

　　function bodyRSA()

　　{

　　setMaxDigits(130);

　　var a = "<%=Testmo()%>";

　　var b = "<%=Testem()%>";

　　key = new RSAKeyPair(b,"",a);

　　}

　　function doSubmit() {

　　bodyRSA();

　　var username = FR.cjkEncode(document.getElementById("username").value); //获取输入的用户名

　　var password = FR.cjkEncode(document.getElementById("password").value); //获取输入的参数

　　$.ajax({

　　url : "ReportServer?op=auth_login&fr_username=" + username + "&fr_password=" + password, //将用户名和密码发送到报表认证地址op=auth_login

　　data : {__redirect__ : ‘false‘},

　　complete : function(res) {

　　var jo = FR.jsonDecode(res.responseText);

　　if(jo.url) {

　　window.location=jo.url+ "&_=" + new Date().getTime(); //认证成功跳转页面，因为ajax不支持重定向所有需要跳转的设置

　　}

　　else{

　　alert("用户名密码错误!") //认证失败

　　}

　　}

　　})

　　}

　　</script>

　　</head>

　　<body>

　　<p>

　　请登录

　　</p>

　　<form name="login" method="POST">

　　<p>

　　用户名:

　　<input id="username" type="text" />

　　</p>

　　<p>

　　密 码:

　　<input id="password" type="password" />

　　</p>

　　<input type="button" value="登录" />

　　</form>

　　</body>

　　</html>