RSA演算法的Java實現及Base64的正確使用
阿新 • • 發佈：2019-01-04
遇到的問題：
今天參考他人程式碼實現了一下RSA演算法。遇到一個問題，網上的RSA工具類中的核心方法大多是需要傳入byte[]陣列進行處理，而不能直接傳入String進行處理，這裡對byte[]的處理部分進行了完全的封裝，使使用者的傳入引數完全String化。大大簡化了工具類的使用。
這其中有必要對Base64的用法做一點提煉:
今天參考他人程式碼實現了一下RSA演算法。遇到一個問題，網上的RSA工具類中的核心方法大多是需要傳入byte[]陣列進行處理，而不能直接傳入String進行處理，這裡對byte[]的處理部分進行了完全的封裝，使使用者的傳入引數完全String化。大大簡化了工具類的使用。
這其中關鍵是需要用到Base64對String和byte[]進行互轉。
Base64的jar包下載地址：http://download.csdn.net/detail/ldld1717/9772776
核心程式碼：
package RSARSA;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Signature;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import javax.crypto.Cipher;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
public class RSATest {
// 數字簽名，金鑰演算法
private static final String RSA_KEY_ALGORITHM = "RSA";
// 數字簽名簽名/驗證演算法
private static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";
// RSA金鑰長度
private static final int KEY_SIZE = 1024;
private static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";
private static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";
/**
* 初始化RSA金鑰對
* @return RSA金鑰對
* @throws Exception 丟擲異常
*/
private static Map<String, String> initKey() throws Exception {
KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator
.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
SecureRandom secrand = new SecureRandom();
secrand.setSeed("hahaha".getBytes());// 初始化隨機產生器
keygen.initialize(KEY_SIZE, secrand); // 初始化金鑰生成器
KeyPair keys = keygen.genKeyPair();
String pub_key = Base64.encodeBase64String(keys.getPublic().getEncoded());
String pri_key = Base64.encodeBase64String(keys.getPrivate().getEncoded());
Map<String, String> keyMap = new HashMap<String, String>();
keyMap.put(PUBLIC_KEY, pub_key);
keyMap.put(PRIVATE_KEY, pri_key);
System.out.println("公鑰：" + pub_key);
System.out.println("私鑰：" + pri_key);
return keyMap;
}
/**
* 得到公鑰
* @param keyMap RSA金鑰對
* @return 公鑰
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String getPublicKey(Map<String, String> keyMap) throws Exception{
return keyMap.get(PUBLIC_KEY);
}
/**
* 得到私鑰
* @param keyMap RSA金鑰對
* @return 私鑰
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String getPrivateKey(Map<String, String> keyMap) throws Exception{
return keyMap.get(PRIVATE_KEY);
}
/**
* 數字簽名
* @param data 待簽名資料
* @param pri_key 私鑰
* @return 簽名
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String sign(byte[] data, String pri_key) throws Exception {
// 取得私鑰
byte[] pri_key_bytes = Base64.decodeBase64(pri_key);
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(pri_key_bytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
// 生成私鑰
PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
// 例項化Signature
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
// 初始化Signature
signature.initSign(priKey);
// 更新
signature.update(data);
return Base64.encodeBase64String(signature.sign());
}
/**
* RSA校驗數字簽名
* @param data 資料
* @param sign 簽名
* @param pub_key 公鑰
* @return 校驗結果，成功為true，失敗為false
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public boolean verify(byte[] data, byte[] sign, String pub_key) throws Exception {
// 轉換公鑰材料
// 例項化金鑰工廠
byte[] pub_key_bytes = Base64.decodeBase64(pub_key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
// 初始化公鑰
// 金鑰材料轉換
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pub_key_bytes);
// 產生公鑰
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
// 例項化Signature
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
// 初始化Signature
signature.initVerify(pubKey);
// 更新
signature.update(data);
// 驗證
return signature.verify(sign);
}
/**
* 公鑰加密
* @param data 待加密資料
* @param pub_key 公鑰
* @return 密文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
private static byte[] encryptByPubKey(byte[] data, byte[] pub_key) throws Exception {
// 取得公鑰
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pub_key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
// 對資料加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公鑰加密
* @param data 待加密資料
* @param pub_key 公鑰
* @return 密文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String encryptByPubKey(String data, String pub_key) throws Exception {
// 私匙加密
byte[] pub_key_bytes = Base64.decodeBase64(pub_key);
byte[] enSign = encryptByPubKey(data.getBytes(), pub_key_bytes);
return Base64.encodeBase64String(enSign);
}
/**
* 私鑰加密
* @param data 待加密資料
* @param pri_key 私鑰
* @return 密文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
private static byte[] encryptByPriKey(byte[] data, byte[] pri_key) throws Exception {
// 取得私鑰
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(pri_key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
// 對資料加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 私鑰加密
* @param data 待加密資料
* @param pri_key 私鑰
* @return 密文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String encryptByPriKey(String data, String pri_key) throws Exception {
// 私匙加密
byte[] pri_key_bytes = Base64.decodeBase64(pri_key);
byte[] enSign = encryptByPriKey(data.getBytes(), pri_key_bytes);
return Base64.encodeBase64String(enSign);
}
/**
* 公鑰解密
* @param data 待解密資料
* @param pub_key 公鑰
* @return 明文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
private static byte[] decryptByPubKey(byte[] data, byte[] pub_key) throws Exception {
// 取得公鑰
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pub_key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
// 對資料解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公鑰解密
* @param data 待解密資料
* @param pub_key 公鑰
* @return 明文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String decryptByPubKey(String data, String pub_key) throws Exception {
// 公匙解密
byte[] pub_key_bytes = Base64.decodeBase64(pub_key);
byte[] design = decryptByPubKey(Base64.decodeBase64(data), pub_key_bytes);
return new String(design);
}
/**
* 私鑰解密
* @param data 待解密資料
* @param pri_key 私鑰
* @return 明文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
private static byte[] decryptByPriKey(byte[] data, byte[] pri_key) throws Exception {
// 取得私鑰
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(pri_key);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA_KEY_ALGORITHM);
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
// 對資料解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 私鑰解密
* @param data 待解密資料
* @param pri_key 私鑰
* @return 明文
* @throws Exception 丟擲異常
*/
public static String decryptByPriKey(String data, String pri_key) throws Exception {
// 私匙解密
byte[] pri_key_bytes = Base64.decodeBase64(pri_key);
byte[] design = decryptByPriKey(Base64.decodeBase64(data), pri_key_bytes);
return new String(design);
}
/**
* @param args
*/
@SuppressWarnings("static-access")
public static void main(String[] args) throws Exception {
RSATest das = new RSATest();
String datastr = "天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無。最是一年春好處，絕勝煙柳滿皇都。";
System.out.println("待加密資料：\n" + datastr);
//獲取金鑰對
Map<String, String> keyMap = new HashMap<String, String>();
keyMap = das.initKey();
String pub_key = (String) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
String pri_key = (String) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
// 公匙加密
String pubKeyStr = RSATest.encryptByPubKey(datastr, pub_key);
System.out.println("公匙加密結果：\n" + pubKeyStr);
// 私匙解密
String priKeyStr = RSATest.decryptByPriKey(pubKeyStr, pri_key);
System.out.println("私匙解密結果：\n" + priKeyStr);
//換行
System.out.println();
// 數字簽名
String str1 = "漢兵已略地";
String str2 = "四面楚歌聲";
System.out.println("正確的簽名：" + str1 + "\n錯誤的簽名：" + str2);
String sign = RSATest.sign(str1.getBytes(), pri_key);
System.out.println("數字簽名：\n" + sign);
boolean vflag1 = das.verify(str1.getBytes(), Base64.decodeBase64(sign), pub_key);
System.out.println("數字簽名驗證結果1：\n" + vflag1);
boolean vflag2 = das.verify(str2.getBytes(), Base64.decodeBase64(sign), pub_key);
System.out.println("數字簽名驗證結果2：\n" + vflag2);
}
}
這其中有必要對Base64的用法做一點提煉:
1.byte[]轉為String用到Base64.encodeBase64String(傳待轉的byte陣列)方法;
2.String轉byte[]用到Base64.decodeBase64(傳待轉的字串)方法;
3.以上兩步若實現byte[]--->-String-->byte[]，則byte[]不變，也不會有亂碼，所以Base64還是非常好用的。
實驗結果：
實驗結果完全符合預期。