RSA算法Java实现

package
 com.hexun.blog.dongliwei.utils;
import
 javax.crypto.Cipher;
import
 java.security.*;
import
 java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import
 java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import
 java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import
 java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import
 java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import
 java.io.*;
import
 java.math.BigInteger;

/**
 * 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。
 * RSA加密原理概述
 * RSA的安全性依赖于大数的分解，公钥和私钥都是两个大素数（大于100的十进制位）的函数。
 * 据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积
 * ===================================================================
 * （该算法的安全性未得到理论的证明）
 * ===================================================================
 * 密钥的产生：
 * 1.选择两个大素数 p,q ,计算 n=p*q;
 * 2.随机选择加密密钥 e ,要求 e 和 (p-1)*(q-1)互质
 * 3.利用 Euclid 算法计算解密密钥 d , 使其满足 e*d = 1(mod(p-1)*(q-1)) (其中 n,d 也要互质)
 * 4:至此得出公钥为 (n,e) 私钥为 (n,d)
 * ===================================================================
 * 加解密方法：
 * 1.首先将要加密的信息 m(二进制表示) 分成等长的数据块 m1,m2,...,mi 块长 s(尽可能大) ,其中 2^s<n
 * 2:对应的密文是： ci = mi^e(mod n)
 * 3:解密时作如下计算： mi = ci^d(mod n)
 * ===================================================================
 * RSA速度
 * 由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论 是软件还是硬件实现。
 * 速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据 加密。
 *文件名：RSAUtil.java<br>
 *@author 董利伟<br>
 *版本:<br>
 *描述：<br>
 *创建时间:2008-9-23 下午09:58:16<br>
 *文件描述：<br>
 *修改者：<br>
 *修改日期：<br>
 *修改描述：<br>
 */
public
 
class
 RSAUtil {

    //密钥对
    private
 KeyPair keyPair = 
null
;

    /**
     * 初始化密钥对
     */
    public
 RSAUtil(){
        try
 {
            this
.keyPair = 
this
.generateKeyPair();
        } catch
 (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
    * 生成密钥对
    * @return KeyPair
    * @throws Exception
    */
    private
 KeyPair generateKeyPair() 
throws
 Exception {
        try
 {
            KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"
,
new
 org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            //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
            final
 
int
 KEY_SIZE = 
1024
;
            keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new
 SecureRandom());
            KeyPair keyPair = keyPairGen.genKeyPair();
            return
 keyPair;
        } catch
 (Exception e) {
            throw
 
new
 Exception(e.getMessage());
        }

    }

    /**
    * 生成公钥
    * @param modulus
    * @param publicExponent
    * @return RSAPublicKey
    * @throws Exception
    */
    private
 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
    */
    private
 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
 
byte
[] encrypt(Key key, 
byte
[] data) 
throws
 Exception {
        try
 {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"
, 
new
 org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            //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
 blockSize = cipher.getBlockSize();
            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
 
byte
[] decrypt(Key key, 
byte
[] raw) 
throws
 Exception {
        try
 {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"
, 
new
 org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, key);
            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());
        }
    }

    /**
     * 返回公钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public
 RSAPublicKey getRSAPublicKey() 
throws
 Exception{

        //获取公钥
        RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        //获取公钥系数(字节数组形式)
        byte
[] pubModBytes = pubKey.getModulus().toByteArray();
        //返回公钥公用指数(字节数组形式)
        byte
[] pubPubExpBytes = pubKey.getPublicExponent().toByteArray();
        //生成公钥
        RSAPublicKey recoveryPubKey = this
.generateRSAPublicKey(pubModBytes,pubPubExpBytes);
        return
 recoveryPubKey;
    }

    /**
     * 获取私钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public
 RSAPrivateKey getRSAPrivateKey() 
throws
 Exception{

        //获取私钥
        RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        //返回私钥系数(字节数组形式)
        byte
[] priModBytes = priKey.getModulus().toByteArray();
        //返回私钥专用指数(字节数组形式)
        byte
[] priPriExpBytes = priKey.getPrivateExponent().toByteArray();
        //生成私钥
        RSAPrivateKey recoveryPriKey = this
.generateRSAPrivateKey(priModBytes,priPriExpBytes);
        return
 recoveryPriKey;
    }


    /**
    * 测试
    * @param args
    * @throws Exception
    */
    public
 
static
 
void
 main(String[] args) 
throws
 Exception {

        RSAUtil rsa = new
 RSAUtil();
        String str = "董利伟"
;
        RSAPublicKey pubKey = rsa.getRSAPublicKey();
        RSAPrivateKey priKey = rsa.getRSAPrivateKey();
        System.out.println("加密后=="
 + 
new
 String(rsa.encrypt(pubKey,str.getBytes())));
        System.out.println("解密后=="
 + 
new
 String(rsa.decrypt(priKey, rsa.encrypt(pubKey,str.getBytes()))));
    }
}