Java加密技术之RSA

Java加密技术之RSA RSA 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
   RSA

    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     
*      
* @author 梁栋  http://www.bt285.cn http://www.5a520.cn    
* @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;      
     
/** *//**    
*     
* @author 梁栋  http://www.bt285.cn  http://www.guihua.org  
* @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：   
  
MIICdwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmEwggJdAgEAAoGBAN06PjTIQHjxepbGY8guYkBztR5w   
g3sXfZ61IcX2vBu4SHf6JM84ZLGGhJCk4QPS85vRkgyQFdlKCzEtoFKKfZFnT1gpZGO2kIDSQOSI   
PXWCPi3NOIyX2qrWTBIrtmQYCCh0SffIggtWZAO4QiYc5cW26W8nvWRrTu7cu7BQ10H/AgMBAAEC   
gYEAz2JWBizjI31bqhP4XiP9PuY5F3vqBW4T+L9cFbQiyumKJc58yzTWUAUGKIIn3enXLG7dNqGr   
mbJro4JeFIJ3CiVDpXR9+FluIgI4SXm7ioGKF2NOMA9LR5Fu82W+pLfpTN2y2SaLYWEDZyp53BxY   
j9gUxaxi1MQs+C1ZgDF2xmECQQDy70bQntbRfysP+ppCtd56YRnES1Tyekw0wryS2tr+ivQJl7JF   
gp5rPAOXpgrq36xHDwUspQ0sJ0vj0O7ywxr1AkEA6SAaLhrJJrYucC0jxwAhUYyaPN+aOsWymaRh   
9jA/Wc0wp29SbGTh5CcMuGpXm1g0M+FKW3dGiHgS3rVUKim4owJAbnxgapUzAgiiHxxMeDaavnHW   
9C2GrtjsO7qtZOTgYI/1uT8itvZW8lJTF+9OW8/qXE76fXl7ai9dFnl5kzMk2QJBALfHz/vCsArt   
mkRiwY6zApE4Z6tPl1V33ymSVovvUzHnOdD1SKQdD5t+UV/crb3QVi8ED0t2B0u0ZSPfDT/D7kMC   
QDpwdj9k2F5aokLHBHUNJPFDAp7a5QMaT64gv/d48ITJ68Co+v5WzLMpzJBYXK6PAtqIhxbuPEc2   
I2k1Afmrwyw=   
  
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。