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Java实现RSA加密_java rsa加密

作者：繁依Fanyi0 | 2024-05-21 05:49:08

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java rsa加密

一、什么是RSA？


RSA是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。所以这个算法取自他们三位的姓名首字母。

RSA是目前最具有影响力的公钥加密算法，它的原理基于一个简单的数论事实：将两个大质数相乘十分简单，但是想要对它们的乘积进行分解却异常困难。这里的乘积一般公开作为密钥。只要密钥的长度足够大（一般1024位，也有2048位），基本上不可能从公钥信息推出私钥信息。

RSA使用“密钥对”对数据进行加密解密，在加密解密前需要先生成公钥（public key）和私钥（private key）

公钥：用于加密数据

私钥：用于解密数据

RSA中加密和加签有什么区别？

加密：公钥放在客户端，使用公钥对数据进行加密，服务端拿到数据后用私钥进行解密。

加签：私钥放在客户端，使用私钥对数据进行加签，服务端拿到数据后用公钥进行验签。

前者完全为了加密。后者主要是为了防止恶意攻击，让服务器辨别哪些是真正的请求，哪些是恶意的请求。

RSA是非对称加密算法，因为加密和解密的密钥不是同一个。

二、常用加解密


用到的常用字符串提取出来

  1.     private final static String RSA_ALGORITHM = "RSA";
  2.     private final static String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";
  3.     private final static String RSA_PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";
  4.     private final static String RSA_PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";

base64对二进制数据进行编码解码

  1.     public static String encodeBase64(byte[] binaryData) {
  2.     	Encoder encoder = Base64.getEncoder();
  3.         return encoder.encodeToString(binaryData);
  4.     }
  5.  
  6.     public static byte[] decodeBase64(String encoded) {
  7.         Decoder decoder = Base64.getDecoder();
  8.         return decoder.decode(encoded);
  9.     }

获取公钥私钥键值对

  1. 	public static Map<String,Object> getKey() throws NoSuchAlgorithmException{
  2.             // 因为只存公钥和私钥，所以指明Map的长度是2
  3.             Map<String,Object> keyMap = new HashMap<String,Object>(2);
  4. 		
  5.             // 获取RSA算法实例
  6.             KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  7. 		
  8.             // 1024代表密钥二进制位数
  9.             keyPairGen.initialize(1024);
  10.         
  11.             // 产生KeyPair工厂
  12.             KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
  13.             RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
  14.             RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
  15.         
  16.             keyMap.put(RSA_PUBLIC_KEY, publicKey);
  17.             keyMap.put(RSA_PRIVATE_KEY, privateKey);
  18.         
  19.             return keyMap;
  20. 	}

加密解密

  1.     /**
  2.      * 使用私钥对数据进行加密
  3.      */
  4.     public static byte[] encryptPrivateKey(byte[] binaryData, String privateKey) throws Exception {
  5.         byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
  6.         PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
  7.         
  8.         // 获取RSA算法实例
  9.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  10.         Key priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
  11.         
  12.         // 初始化加密器
  13.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
  14.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, priKey);
  15.         return cipher.doFinal(binaryData);
  16.     }
  17.     
  18.     /**
  19.      * 使用公钥对数据进行加密
  20.      */
  21.     public static byte[] encryptPublicKey(byte[] binaryData, String publicKey) throws Exception {
  22.         byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
  23.         X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
  24.         
  25.         // 获取RSA算法实例
  26.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  27.         Key pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
  28.         
  29.         // 初始化加密器
  30.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
  31.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
  32.         return cipher.doFinal(binaryData);
  33.     }
  34.     
  35.     /**
  36.      * 使用私钥对数据进行解密
  37.      */
  38.     public static byte[] decryptPrivateKey(byte[] binaryData, String privateKey) throws Exception {
  39.         byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
  40.         PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
  41.         
  42.         // 获取RSA算法实例
  43.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  44.         Key priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
  45.         
  46.         // 初始化加密器
  47.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
  48.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
  49.         return cipher.doFinal(binaryData);
  50.     }
  51.     
  52.     /**
  53.      * 使用公钥对数据进行解密
  54.      */
  55.     public static byte[] decryptPublicKey(byte[] binaryData, String publicKey) throws Exception {
  56.         byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
  57.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
  58.         
  59.         // 获取RSA算法实例
  60.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  61.         Key pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
  62.         
  63.         // 初始化加密器
  64.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
  65.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
  66.         return cipher.doFinal(binaryData);
  67.     }

RSA还可以对指定内容进行加签验签

  1.     /**
  2.      * 使用私钥对数据进行签名
  3.      */
  4.     public static String sign(byte[] binaryData, String privateKey)
  5.  throws Exception {
  6.         byte[] keyBytes = decodeBase64(privateKey);
  7.         PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
  8.         
  9.         // 获取RSA算法实例
  10.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  11.         PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
  12.         
  13.         // 获取签名算法
  14.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
  15.         signature.initSign(priKey);
  16.         signature.update(binaryData);
  17.         return encodeBase64(signature.sign());
  18.     }
  19.     
  20.     
  21.     /**
  22.      * 使用公钥对数据签名进行验证
  23.      */
  24.     public static boolean verify(byte[] binaryData, String publicKey, String sign)
  25.  throws Exception {
  26.         byte[] keyBytes = decodeBase64(publicKey);
  27.         X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
  28.         
  29.         // 获取RSA算法实例
  30.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_ALGORITHM);
  31.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
  32.         
  33.         // 获取签名算法
  34.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
  35.         signature.initVerify(pubKey);
  36.         signature.update(binaryData);
  37.         return signature.verify(decodeBase64(sign));
  38.     }

三、测试

  1. 	public static void main(String[] args) throws Exception {
  2. 		// 1.获取公钥私钥
  3. 		Map<String,Object> map = getKey();
  4. 		System.out.println("公钥："+getPublicKey(map));
  5. 		System.out.println("私钥："+getPrivateKey(map));
  6. 		
  7. 		String content = "未加密数据";
  8. 		
  9. 		System.out.println("============   分隔符     ===========");
  10. 		// 2.使用私钥加密
  11. 		byte[] encodeContent = encryptPrivateKey(content.getBytes(),getPrivateKey(map));
  12. 		System.out.println("私钥加密后的数据："+new String(encodeContent));
  13. 		
  14. 		// 3.使用公钥解密
  15. 		byte[] decodeContent = decryptPublicKey(encodeContent,getPublicKey(map));
  16. 		System.out.println("公钥解密后的数据："+new String(decodeContent));
  17. 		
  18. 		System.out.println("============   分隔符     ===========");
  19. 		// 4.使用公钥加密
  20. 		byte[] encodeContent2 = encryptPublicKey(content.getBytes(),getPublicKey(map));
  21. 		System.out.println("公钥加密后的数据："+new String(encodeContent2));
  22. 		
  23. 		// 5.使用私钥解密
  24. 		byte[] decodeContent2 = decryptPrivateKey(encodeContent2,getPrivateKey(map));
  25. 		System.out.println("私钥解密后的数据："+new String(decodeContent2));
  26. 		
  27. 		System.out.println("============   分隔符     ===========");
  28. 		// 6.加签
  29. 		String sign = sign(content.getBytes(),getPrivateKey(map));
  30. 		System.out.println("加签后的数据："+sign);
  31. 		
  32. 		// 7.验签
  33. 		boolean result = verify(content.getBytes(),getPublicKey(map),sign);
  34. 		System.out.println("验签结果："+result);
  35. 	}

运行结果

  1. 公钥：MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQChRJmN8gv7te/xvgo55KvYlEGDGoVbDWF0rG6jCgw3pw/zGa/4R
  2. GGmRwOcBbecSYNZZUlQaqYZkta7m3ti0Z3o8ZhbYYMbtWI3eWs9MbsioCDSIsg/Jf6CHHS3HhjjQboQkKs7Q/1emn
  3. E01Sa9kYApoGVEXAtSY4kuxNidVjklgwIDAQAB
  4. 私钥：MIICdwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmEwggJdAgEAAoGBAKFEmY3yC/u17/G+Cjnkq9iUQYMahVsNYXSsbqMKD
  5. DenD/MZr/hEYaZHA5wFt5xJg1llSVBqphmS1rube2LRnejxmFthgxu1Yjd5az0xuyKgINIiyD8l/oIcdLceGONBuh
  6. CQqztD/V6acTTVJr2RgCmgZURcC1JjiS7E2J1WOSWDAgMBAAECgYBEoH278wH4dr8KH7YYVuBuRQDv+qw/SB1t2ic
  7. myJLUaAqYiBjjTK5FZTj6/0/YeUwlEb42M3xFq8AnjA3gypUoqXFpHaRDbfZFanryDUQFLQ/C9141exJkX7QmHS5t
  8. 99WRSnPbVoLzRVc4F8FBu76HEN4uzOVl9akkaQXqbbJ6EQJBAPJFAzLcBnSRsSHXZt5hB9hjanUiTBbMQ4H2YL4Om
  9. ouX7uQOnMfW2PuGAE0+WMq/V4AgfLu0/yIG8s3XEFjsXosCQQCqaF512kQOW+YjlTpCE3KpXcZ9U7t5+G33r4MmA1
  10. 7lML5miTwEC+wo0sHDVL2yG0/CPk1itLd7yW2FqGEgGWvpAkEAmwn3JhEQQIEL7jA+sIk/0AavFg7AysYlXYIiHv6
  11. RgEvWoTOIuYqQiUYT41rGz9jrUh94M1d8/nWb5IaA+6coSQJBAJc3Pnt+UF4dlr+EsMnp0BoTKQwVvYuitJLSoKKe
  12. 4xqmgo8iwKsmmU4wl9jp3duq+L/54Vnx29BxEktE+8ssQ+ECQFeZ0CzBdPWMs6Hmsujgn5qS/FOlbyu4qckU5lAqN
  13. 3DGxmtdvWne2NZYzCFCWT9zBlWd0dXKccmq+ehrBWrd+Fc=
  14. ============   分隔符     ===========
  15. 私钥加密后的数据：!�h��^��0�IȕoBa�k(�/��ΜA��ǩ%��u�|
  16. �R�Z�l���y��<����$|
  17. ��!M�S��&n�u{���p�E5�WG�����=>�S��U���=��UT��W�Q�6�|D�{
  18. 公钥解密后的数据：未加密数据
  19. ============   分隔符     ===========
  20. 公钥加密后的数据：}>d��J�)Ԙe_A�G ��kۈ���Js�����R=�����ax�v9���m�[z
  21. ��b�NT�cѓب_0�薹���UZ����
  22. IDJ|gI���.A��|�N�x�&$��k�t F
  23. 私钥解密后的数据：未加密数据
  24. ============   分隔符     ===========
  25. 加签后的数据：ZMxyo9gBoPnauK1uZx8Pb+jH9jn0gIA5D5uWFmimb3S1HuMrWl6DnQuIgv/dwemHJREnkdE2F65sR0qxLNAr0REdW
  26. GakYPEj0UfbdMUzrduC2rxKIyX5jOTt3RpBIM1bK3sJISSmheK0Tb7msYTrA2VKscNM1gAHqIbnaMNeDwY=
  27. 验签结果：true

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