RSA非对称加密
一、对称加密与非对称加密
- 对称加密：加密和解密使用的是同一个密钥，加解密双方必须使用同一个密钥才能进行正常的沟通。
- 非对称加密：需要两个密钥来进行加密和解密，公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥） ，公钥加密的信息只有私钥才能解开，私钥加密的信息只有公钥才能解开。
需要注意的一点，这个公钥和私钥必须是一对的，如果用公钥对数据进行加密，那么只有使用对应的私钥才能解密，所以只要私钥不泄露，那么我们的数据就是安全的。
常用的加密算法：
- 对称加密：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK、AES。
- 非对称加密：RSA、ECC（椭圆曲线加密算法）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（数字签名用）
- Hash 算法：MD2、MD4、MD5、HAVAL、SHA-1、SHA256、SHA512、RipeMD、WHIRLPOOL、SHA3、HMAC
二、非对称加密工作过程
甲乙双方使用非对称加密算法的方式进行数据传输
- 乙方生成一对密钥（公钥与私钥），并将公钥向甲方公开
- 甲方获取到公钥后，将需要传输的数据用公钥进行加密发送给乙方
- 乙方获取到甲方加密数据后，用私钥进行解密
- 在数据传输过程中，即使数据被攻击者截取并获取了公钥，攻击者也无法破解密文，因为只有乙方的私钥才能解密
三、非对称加密中，究竟是公钥加密还是私钥加密？
- 对于加密：公钥加密，私钥加密。毕竟公钥可以公开，但是私钥只有你自已知道，你也同样希望只有你自已才能解密
- 对于签名：私钥加密，公钥解密。好比你的签名只有你自已签的才是真的，别人签的都是假的。
四、RSA非对称加密代码示例
RSA 算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。
1、添加jar包
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId>
<version>1.56</version>
</dependency>2、RSAUtil.java
package com.kimeng.weipan.utils;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.util.encoders.Base64;
import java.security.Key;
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.Security;
import java.security.Signature;
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;
/**
* @author: 会跳舞的机器人
* @date: 2017/9/18 15:00
* @description: RSA工具类
*/
public class RSAUtil {
/**
* 定义加密方式
*/
private final static String KEY_RSA = "RSA";
/**
* 定义签名算法
*/
private final static String KEY_RSA_SIGNATURE = "MD5withRSA";
/**
* 定义公钥算法
*/
private final static String KEY_RSA_PUBLICKEY = "RSAPublicKey";
/**
* 定义私钥算法
*/
private final static String KEY_RSA_PRIVATEKEY = "RSAPrivateKey";
static {
Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
}
/**
* 初始化密钥
*/
public static Map<String, Object> init() {
Map<String, Object> map = null;
try {
KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_RSA);
generator.initialize(2048);
KeyPair keyPair = generator.generateKeyPair();
// 公钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
// 私钥
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
// 将密钥封装为map
map = new HashMap<>();
map.put(KEY_RSA_PUBLICKEY, publicKey);
map.put(KEY_RSA_PRIVATEKEY, privateKey);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
}
return map;
}
/**
* 公钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param key 公钥
*/
public static byte[] encryptByPublicKey(String data, String key) {
byte[] result = null;
try {
byte[] bytes = decryptBase64(key);
// 取得公钥
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA);
PublicKey publicKey = factory.generatePublic(keySpec);
// 对数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/PKCS1Padding", "BC");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encode = cipher.doFinal(data.getBytes());
// 再进行Base64加密
result = Base64.encode(encode);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
/**
* 私钥解密
*
* @param data 加密数据
* @param key 私钥
*/
public static String decryptByPrivateKey(byte[] data, String key) {
String result = null;
try {
// 对私钥解密
byte[] bytes = decryptBase64(key);
// 取得私钥
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA);
PrivateKey privateKey = factory.generatePrivate(keySpec);
// 对数据解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/PKCS1Padding", "BC");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
// 先Base64解密
byte[] decoded = Base64.decode(data);
result = new String(cipher.doFinal(decoded));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
/**
* 获取公钥
*/
public static String getPublicKey(Map<String, Object> map) {
String str = "";
try {
Key key = (Key) map.get(KEY_RSA_PUBLICKEY);
str = encryptBase64(key.getEncoded());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return str;
}
/**
* 获取私钥
*/
public static String getPrivateKey(Map<String, Object> map) {
String str = "";
try {
Key key = (Key) map.get(KEY_RSA_PRIVATEKEY);
str = encryptBase64(key.getEncoded());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return str;
}
/**
* 用私钥对信息生成数字签名
*
* @param data 加密数据
* @param privateKey 私钥
*/
public static String sign(byte[] data, String privateKey) {
String str = "";
try {
// 解密由base64编码的私钥
byte[] bytes = decryptBase64(privateKey);
// 构造PKCS8EncodedKeySpec对象
PKCS8EncodedKeySpec pkcs = new PKCS8EncodedKeySpec(bytes);
// 指定的加密算法
KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA);
// 取私钥对象
PrivateKey key = factory.generatePrivate(pkcs);
// 用私钥对信息生成数字签名
Signature signature = Signature.getInstance(KEY_RSA_SIGNATURE);
signature.initSign(key);
signature.update(data);
str = encryptBase64(signature.sign());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return str;
}
/**
* 校验数字签名
*
* @param data 加密数据
* @param publicKey 公钥
* @param sign 数字签名
* @return 校验成功返回true，失败返回false
*/
public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign) {
boolean flag = false;
try {
// 解密由base64编码的公钥
byte[] bytes = decryptBase64(publicKey);
// 构造X509EncodedKeySpec对象
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytes);
// 指定的加密算法
KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA);
// 取公钥对象
PublicKey key = factory.generatePublic(keySpec);
// 用公钥验证数字签名
Signature signature = Signature.getInstance(KEY_RSA_SIGNATURE);
signature.initVerify(key);
signature.update(data);
flag = signature.verify(decryptBase64(sign));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return flag;
}
/**
* BASE64 解密
*
* @param key 需要解密的字符串
* @return 字节数组
*/
public static byte[] decryptBase64(String key) throws Exception {
return Base64.decode(key);
}
/**
* BASE64 加密
*
* @param key 需要加密的字节数组
* @return 字符串
*/
public static String encryptBase64(byte[] key) throws Exception {
return new String(Base64.encode(key));
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
String publicKey = "";
String privateKey = "";
Map<String, Object> keyMap = RSAUtil.init();
publicKey = RSAUtil.getPublicKey(keyMap);
privateKey = RSAUtil.getPrivateKey(keyMap);
System.out.println("公钥：\n\r" + publicKey);
System.out.println("私钥：\n\r" + privateKey);
System.out.println("公钥加密======私钥解密");
String str = "会跳舞的机器人";
byte[] enStr = RSAUtil.encryptByPublicKey(str, publicKey);
String decStr = RSAUtil.decryptByPrivateKey(enStr, privateKey);
System.out.println("加密前：" + str + "\n\r解密后：" + decStr);
System.out.println("\n\r");
System.out.println("私钥签名======公钥验证");
String sign = RSAUtil.sign(str.getBytes(), privateKey);
System.out.println("签名：\n\r" + sign);
boolean flag = RSAUtil.verify(str.getBytes(), publicKey, sign);
System.out.println("验签结果：\n\r" + flag);
}
}
公钥：
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAkmIH1vvK8A+EDak84WOuOrN2IgzlarfDu6vp4i/vv/4Edezr1J5kWGf9WpGx2lfpZPS80bN03nxeA1utRoktJvqu++oXkoU3oDLlm/MciTV2lpSiDf8BiZfZ298FKQsG7CKI1Tj9ii9MlHWCsIDHfEJBsQTYONgDSjM6yecfRu0Xg0ZCNklNNeDki60oFa20hiUdLthSopuCWmxAGQL7uuOwlj07xzBXGEJkh8ixGF9v+CDMQLLU6ezk8ZWnPsOwS7OiJZkndyw13NKx8PMmaHX+cOYL5b6Vi7UQ+yizpGejV36XuX0Zpxb2AZee/IZCRGt/cOg0QKmEcN5KeKG6qQIDAQAB
私钥：
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
公钥加密======私钥解密
加密前：会跳舞的机器人
解密后：会跳舞的机器人
私钥签名======公钥验证
签名：
DqSegeOz0lIESAd7J7tlkYHsm/81vITAS9RWEmTtOtz5+NVtcD1RGgau2hMVDhNsIr7F0qP2SJSCu0SlAJxvN0pYYrRo5Cy1aLUCfsv/BEoLi32IcNN8cDClCxLa/uIDzyRd3+q8yMDuAhvX2eojiiu6cT3jwrajK4mtxncIbXvNFJ9/po36q8NYujvOhI0ujEFlDC5o5GwskXsJgk/gKf9raiGS9O7Pm8XejsSyDPITre86tuntWQppqWHIku/uN8Cf2n7AlD2HVBryQrma922iIxE3ykfNGoxF4wwof3AGXG4P12nC0rDB/V/7twFZvKmYBWAejni7bDJaV3+pUg==
验签结果：
true五、RSA非对称加密的缺点
加解密速度较慢，不太适用于高并发的业务场景，一般用它做少量的数据加密。
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