RSA加密算法的简单案例

RSA加密算法是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击。

那关于RSA加密算法有哪些应用呢？以下举一个数据库身份验证的案例。

在使用数据集进行身份认证时，密码存在数据库中，认证时用户输入的密码与数据库中密码相同则认证通过，若数据库被破解了则对系统造成威胁，怎样保证系统安全呢？这里就可以应用RSA加密算法，对权限加密。

思路：

就是在url中传用户名密码时，先把用户名进行翻转，然后再进行加密，如输入的密码为12，实际后台进行加密的值为21，再与数据库进行验证，这样就可以避免数据库被破解查看到的是21的加密码，登陆系统时以21是无法登陆成功的。

以报表软件FineReport为例，这是一个能读取各类数据库的报表软件，分客户端和前端展示。

实现方案：

1、把RSA加密使用的第三方包，放到工程web-inf/lib文件夹下即可。

2、调用js文件

RSA文件夹为前端js加密时需要调用js文件，因此需要将Barrett.js、BigInt.js、RSA.js放到工程目录下如：WebReport/js，新建js文件夹放入js文件。

3、定义RSA加密类

定义RSAUtil.java类文件，先运行类中generateKeyPair()方法，会在服务器D盘中生成一个随机的RSAKey.txt文件，保存公钥和密钥，每访问一次这个方法会刷新一次txt文件。

package com.fr.privilege;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.math.BigInteger;
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.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;

import javax.crypto.Cipher;

/**
 * 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。
 * 
 */
public class RSAUtil {
	/**
	 * * 生成密钥对 *
	 * 
	 * @return KeyPair *
	 * @throws EncryptException
	 */
	public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
		try {
			KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",
					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
			final int KEY_SIZE = 1024;// 没什么好说的了，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
			keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
			KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
			saveKeyPair(keyPair);
			return keyPair;
		} catch (Exception e) {
			throw new Exception(e.getMessage());
		}
	}

	public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {
		FileInputStream fis = new FileInputStream("C:/RSAKey.txt");
		ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis);
		KeyPair kp = (KeyPair) oos.readObject();
		oos.close();
		fis.close();
		return kp;
	}

	public static void saveKeyPair(KeyPair kp) throws Exception {

		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:/RSAKey.txt");
		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
		// 生成密钥
		oos.writeObject(kp);
		oos.close();
		fos.close();
	}

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

	/**
	 * * *
	 * 
	 * @param args *
	 * @throws Exception
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		RSAPublicKey rsap = (RSAPublicKey) RSAUtil.generateKeyPair()
				.getPublic();
		String test = "hello world";
		byte[] en_test = encrypt(getKeyPair().getPublic(), test.getBytes());
		System.out.println("123:" + new String(en_test));
		byte[] de_test = decrypt(getKeyPair().getPrivate(), en_test);
		System.out.println(new String(de_test));
	}
}
 

4、定义密码验证类

定义TestPasswordValidatorRSA.java密码验证类

定义一个类，命名为TestPasswordValidatorRSA.java，扩展于AbstractPasswordValidator，重写其中密码验证方法encodePassword，先把输入的密码进行翻转，然后再进行加密，返回密码进行验证，具体代码如下：

package com.fr.privilege;  

import com.fr.privilege.providers.dao.AbstractPasswordValidator;  
public class TestPasswordValidatorRSA extends AbstractPasswordValidator{  
    //@Override
    public String encodePassword( String clinetPassword) {
    	try {
    		//对密码进行翻转如输入ab翻转后为ba
    		StringBuffer sb = new StringBuffer();  
	        sb.append(new String(clinetPassword));
	        String bb = sb.reverse().toString();
    		//进行加密
    		byte[] en_test = RSAUtil.encrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPublic(),bb.getBytes());     		
    		//进行解密，如果数据库里面保存的是加密码，则此处不需要进行解密
    		byte[] de_test = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_test);  
    		//返回加密密码
    		clinetPassword=new String(de_test);		
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return clinetPassword; //即获取加密密码再与数据库密码匹配。  
    }

	@Override
	public boolean validatePassword(String arg0, String arg1) {
		// TODO Auto-generated method stub
		return false;
	}


}

5、编译类文件

首先编译RSAUtil.java类文件在服务器的D盘生成RSAKey.txt文件，再编译TestPasswordValidatorRSA.java类，把编译后的class文件放到项目工程web-inf/classes/com/fr/privilege文件夹中。

6、登陆Login.jsp页面设置

客户端请求到登录页面，随机生成一字符串，此随机字符串作为密钥加密密码，如下代码：

<%@page contentType="text/html" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@page import="com.fr.privilege.providers.dao.RSAUtil"%>
<%!public String Testmo() {
		String module = "";
		try {
			java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil
					.getKeyPair().getPublic();
			module = rsap.getModulus().toString(16);
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return module;
	}%>
<%!public String Testem() {
		String empoent = "";
		try {
			java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil
					.getKeyPair().getPublic();
			empoent = rsap.getPublicExponent().toString(16);
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return empoent;
	}%>
<html>
	<head>
		<script type="text/javascript"
			src="ReportServer?op=emb&resource=finereport.js"></script>
		<script type="text/javascript" src="js/RSA.js"></script>
		<script type="text/javascript" src="js/BigInt.js"></script>
		<script type="text/javascript" src="js/Barrett.js"></script>
		<script type="text/javascript">    
	function bodyRSA()  
	{  
    setMaxDigits(130);  
    var a = "<%=Testmo()%>";
	var b = "<%=Testem()%>";
	key = new RSAKeyPair(b,"",a);
	} 
function doSubmit() {   
	bodyRSA(); 
    var username = FR.cjkEncode(document.getElementById("username").value); //获取输入的用户名    
    var password = FR.cjkEncode(document.getElementById("password").value);  //获取输入的参数    
    $.ajax({    
        url : "ReportServer?op=auth_login&fr_username=" + username + "&fr_password=" + password,   //将用户名和密码发送到报表认证地址op=auth_login   
        data : {__redirect__ : 'false'},        
        complete : function(res) {    
            var jo = FR.jsonDecode(res.responseText);    
            if(jo.url) {    
               window.location=jo.url+ "&_=" + new Date().getTime();   //认证成功跳转页面，因为ajax不支持重定向所有需要跳转的设置  
            }    
            else{    
               alert("用户名密码错误！")  //认证失败    
            }    
        }    
    })    
}    
</script>
	</head>
	<body>
		<p>
			请登录
		</p>
		<form name="login" method="POST">
			<p>
				用户名:
				<input id="username" type="text" />
			</p>
			<p>
				密 码:
				<input id="password" type="password" />
			</p>
			<input type="button" value="登录" onclick="doSubmit()"  />
		</form>
	</body>
</html>