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RSA研究

 
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RSA 1024 表示加密后的长度为 1024 位，即 128 个字节，但明文的最大长度不能超过 117 个字节，超过 117 个字节需要使用 RSA 2048，超过 245 个字节，需要使用更高位数的 RSA。
RSA 的位数越高，其密钥对产生及加密、解密的速度越慢，这是基于大素数非对称加密算法的缺陷。这样的非对称加密算法在效率上远比基于离散对数的非对称加密算法（比如：椭圆曲线加密算法）差。
如果使用RSA 1024 ，则RSA加密明文最大长度117字节，解密要求密文最大长度为128字节，所以在加密和解密的过程中需要分块进行。
RSA加密对明文的长度是有限制的，如果加密数据过大会抛出异常
混合加密

　　a、前面提及了RSA加解密算法和DES加解密算法这两种加解密算法，由于随着计算机系统能力的不断发展，DES的安全性比它刚出现时会弱得多，追溯历史破解DES的案例层出不穷，一台实际的机器可以在数天内破解DES是让某些人相信他们不能依赖DES的安全性的唯一方法。而相对于DES，RSA的安全性则相对高些，虽然破解RSA的案例也有，但其所付出的代价是相对大的(相对DES)，如今RSA的密钥也在升级，这说明破解RSA的难度也在增大。

　　b、在RSA加解密算法中提及到RSA加密明文会受密钥的长度限制，这就说明用RSA加密的话明文长度是有限制的，而在实际情况我们要进行加密的明文长度或许会大于密钥长度，这样一来我们就不得不舍去RSA加密了。对此，DES加密则没有此限制。

　　鉴于以上两点(个人观点)，单独的使用DES或RSA加密可能没有办法满足实际需求，所以就采用了RSA和DES加密方法相结合的方式来实现数据的加密。


---------------------------------------------------------------------------
这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest， AdiShamir 和Leonard Adleman.这种加密算法的特点主要是密钥的变化，上文我们看到DES只有一个密钥。相当于只有一把钥匙，如果这把钥匙丢了，数据也就不安全了。RSA同时有两把钥匙，公钥与私钥。同时支持数字签名。数字签名的意义在于，对传输过来的数据进行校验。确保数据在传输工程中不被修改。

    流程分析：

    1、甲方构建密钥对儿，将公钥公布给乙方，将私钥保留。

    2、甲方使用私钥加密数据，然后用私钥对加密后的数据签名，发送给乙方签名以及加密后的数据；乙方使用公钥、签名来验证待解密数据是否有效，如果有效使用公钥对数据解密。

    3、乙方使用公钥加密数据，向甲方发送经过加密后的数据；甲方获得加密数据，通过私钥解密。

    通过java代码实现如下：

import java.security.Key;  
import java.security.KeyFactory;  
import java.security.KeyPair;  
import java.security.KeyPairGenerator;  
import java.security.PrivateKey;  
import java.security.PublicKey;  
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;  

/** *//**
* RSA安全编码组件
*  
* @version 1.0
* @since 1.0
*/
public abstract class RSACoder extends Coder {  
    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";  
    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";  

    private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";  
    private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";  

    /** *//**
     * 用私钥对信息生成数字签名
     *  
     * @param data
     *            加密数据
     * @param privateKey
     *            私钥
     *  
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {  
        // 解密由base64编码的私钥  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);  

        // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象  
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  

        // 取私钥匙对象  
        PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  

        // 用私钥对信息生成数字签名  
        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
        signature.initSign(priKey);  
        signature.update(data);  

        return encryptBASE64(signature.sign());  
    }  

    /** *//**
     * 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
     * @throws Exception
     *  
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)  
            throws Exception {  

        // 解密由base64编码的公钥  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);  

        // 构造X509EncodedKeySpec对象  
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  

        // 取公钥匙对象  
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);  

        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
        signature.initVerify(pubKey);  
        signature.update(data);  

        // 验证签名是否正常  
        return signature.verify(decryptBASE64(sign));  
    }  

    /** *//**
     * 解密<br>
     * 用私钥解密 http://www.5a520.cn http://www.feng123.com
     *  
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key)  
            throws Exception {  
        // 对密钥解密  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  

        // 取得私钥  
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
        Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  

        // 对数据解密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  

        return cipher.doFinal(data);  
    }  

    /** *//**
     * 解密<br>
     * 用私钥解密
     *  
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
            throws Exception {  
        // 对密钥解密  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  

        // 取得公钥  
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
        Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  

        // 对数据解密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  

        return cipher.doFinal(data);  
    }  

    /** *//**
     * 加密<br>
     * 用公钥加密
     *  
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
            throws Exception {  
        // 对公钥解密  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  

        // 取得公钥  
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
        Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  

        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  

        return cipher.doFinal(data);  
    }  

    /** *//**
     * 加密<br>
     * 用私钥加密
     *  
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String key)  
            throws Exception {  
        // 对密钥解密  
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  

        // 取得私钥  
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
        Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  

        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);  

        return cipher.doFinal(data);  
    }  

    /** *//**
     * 取得私钥
     *  
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)  
            throws Exception {  
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);  

        return encryptBASE64(key.getEncoded());  
    }  

    /** *//**
     * 取得公钥
     *  
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)  
            throws Exception {  
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);  

        return encryptBASE64(key.getEncoded());  
    }  

    /** *//**
     * 初始化密钥
     *  
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {  
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator  
                .getInstance(KEY_ALGORITHM);  
        keyPairGen.initialize(1024);  

        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();  

        // 公钥  
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();  

        // 私钥  
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();  

        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  

        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  
        return keyMap;  
    }  
}

再给出一个测试类：

import static org.junit.Assert.*;  

import org.junit.Before;  
import org.junit.Test;  

import java.util.Map;  

/** *//**
*  
* @version 1.0
* @since 1.0
*/
public class RSACoderTest {  
    private String publicKey;  
    private String privateKey;  

    @Before
    public void setUp() throws Exception {  
        Map<String, Object> keyMap = RSACoder.initKey();  

        publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);  
        privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);  
        System.err.println("公钥: \n\r" + publicKey);  
        System.err.println("私钥： \n\r" + privateKey);  
    }  

    @Test
    public void test() throws Exception {  
        System.err.println("公钥加密——私钥解密");  
        String inputStr = "abc";  
        byte[] data = inputStr.getBytes();  

        byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPublicKey(data, publicKey);  

        byte[] decodedData = RSACoder.decryptByPrivateKey(encodedData,  
                privateKey);  

        String outputStr = new String(decodedData);  
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  
        assertEquals(inputStr, outputStr);  

    }  

    @Test
    public void testSign() throws Exception {  
        System.err.println("私钥加密——公钥解密");  
        String inputStr = "sign";  
        byte[] data = inputStr.getBytes();  

        byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPrivateKey(data, privateKey);  

        byte[] decodedData = RSACoder  
                .decryptByPublicKey(encodedData, publicKey);  

        String outputStr = new String(decodedData);  
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  
        assertEquals(inputStr, outputStr);  

        System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  
        // 产生签名  
        String sign = RSACoder.sign(encodedData, privateKey);  
        System.err.println("签名:\r" + sign);  

        // 验证签名  
        boolean status = RSACoder.verify(encodedData, publicKey, sign);  
        System.err.println("状态:\r" + status);  
        assertTrue(status);  

    }  

}


    Console代码：

公钥:

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYU/+I0+z1aBl5X6DUUOHQ7FZpmBSDbKTtx89J
EcB64jFCkunELT8qiKly7fzEqD03g8ALlu5XvX+bBqHFy7YPJJP0ekE2X3wjUnh2NxlqpH3/B/xm
1ZdSlCwDIkbijhBVDjA/bu5BObhZqQmDwIxlQInL9oVz+o6FbAZCyHBd7wIDAQAB

私钥：

MIICdgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmAwggJcAgEAAoGBAJhT/4jT7PVoGXlfoNRQ4dDsVmmY
FINspO3Hz0kRwHriMUKS6cQtPyqIqXLt/MSoPTeDwAuW7le9f5sGocXLtg8kk/R6QTZffCNSeHY3
GWqkff8H/GbVl1KULAMiRuKOEFUOMD9u7kE5uFmpCYPAjGVAicv2hXP6joVsBkLIcF3vAgMBAAEC
gYBvZHWoZHmS2EZQqKqeuGr58eobG9hcZzWQoJ4nq/CarBAjw/VovUHE490uK3S9ht4FW7Yzg3LV
/MB06Huifh6qf/X9NQA7SeZRRC8gnCQk6JuDIEVJOud5jU+9tyumJakDKodQ3Jf2zQtNr+5ZdEPl
uwWgv9c4kmpjhAdyMuQmYQJBANn6pcgvyYaia52dnu+yBUsGkaFfwXkzFSExIbi0MXTkhEb/ER/D
rLytukkUu5S5ecz/KBa8U4xIslZDYQbLz5ECQQCy5dutt7RsxN4+dxCWn0/1FrkWl2G329Ucewm3
QU9CKu4D+7Kqdj+Ha3lXP8F0Etaaapi7+EfkRUpukn2ItZV/AkEAlk+I0iphxT1rCB0Q5CjWDY5S
Df2B5JmdEG5Y2o0nLXwG2w44OLct/k2uD4cEcuITY5Dvi/4BftMCZwm/dnhEgQJACIktJSnJwxLV
o9dchENPtlsCM9C/Sd2EWpqISSUlmfugZbJBwR5pQ5XeMUqKeXZYpP+HEBj1nS+tMH9u2/IGEwJA
fL8mZiZXan/oBKrblAbplNcKWGRVD/3y65042PAEeghahlJMiYquV5DzZajuuT0wbJ5xQuZB01+X
nfpFpBJ2dw==

公钥加密——私钥解密
加密前: abc

解密后: abc
公钥:

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDdOj40yEB48XqWxmPILmJAc7UecIN7F32etSHF
9rwbuEh3+iTPOGSxhoSQpOED0vOb0ZIMkBXZSgsxLaBSin2RZ09YKWRjtpCA0kDkiD11gj4tzTiM
l9qq1kwSK7ZkGAgodEn3yIILVmQDuEImHOXFtulvJ71ka07u3LuwUNdB/wIDAQAB

私钥：
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私钥加密——公钥解密
加密前: sign

解密后: sign
私钥签名——公钥验证签名
签名:
ud1RsIwmSC1pN22I4IXteg1VD2FbiehKUfNxgVSHzvQNIK+d20FCkHCqh9djP3h94iWnIUY0ifU+
mbJkhAl/i5krExOE0hknOnPMcEP+lZV1RbJI2zG2YooSp2XDleqrQk5e/QF2Mx0Zxt8Xsg7ucVpn
i3wwbYWs9wSzIf0UjlM=

状态:
true

    简要总结一下，使用公钥加密、私钥解密，完成了乙方到甲方的一次数据传递，通过私钥加密、公钥解密，同时通过私钥签名、公钥验证签名，完成了一次甲方到乙方的数据传递与验证，两次数据传递完成一整套的数据交互！

    类似数字签名，数字信封是这样描述的：

    数字信封

    数字信封用加密技术来保证只有特定的收信人才能阅读信的内容。

    流程：

    信息发送方采用对称密钥来加密信息，然后再用接收方的公钥来加密此对称密钥（这部分称为数字信封），再将它和信息一起发送给接收方；接收方先用相应的私钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥再解开信息。
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