RSA加密与解密(Java实现)

￡神魔★判官ぃ 2022-05-09 16:44 282阅读 0赞

本文作者：合肥工业大学 管理学院 钱洋 email：1563178220@qq.com 内容可能有不到之处，欢迎交流。

**未经本人允许禁止转载。**

# RSA的应用 #

RSA是一种非对称加密算法。现在，很多登陆表单的密码的都采用RSA加密，例如京东中的登陆使用公钥对密码进行加密。  
![在这里插入图片描述][70]

# Base64编码 #

apache.commons-codex包提供了许多编码格式转换，例如Base64。

以下为Base64编码表![在这里插入图片描述][70 1]  
使用apache.commons-codex进行Base64对字符串进行编码与解码的程序如下：

package com.qian.encoded;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
    
    public class Base64Coded { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		String string = "qianyang123";
    		//编码
    		String encode = encode(string.getBytes());
    		System.out.println(string + "\t编码后的字符串为：" + encode);
    		//解码
    		String decode = decode(encode.getBytes());
    		System.out.println(encode + "\t字符串解码后为：" + decode);
    	}
    	//base64 解码
        public static String decode(byte[] bytes) {   
            return new String(Base64.decodeBase64(bytes));  
        }  
      
        //base64 编码
        public static String encode(byte[] bytes) {   
            return new String(Base64.encodeBase64(bytes));  
        }  
    }

程序的输出结果为：

> qianyang123 编码后的字符串为：cWlhbnlhbmcxMjM=  
> cWlhbnlhbmcxMjM= 字符串解码后为：qianyang123

# RSA加密与解密 #

使用RSA一般需要产生公钥和私钥，当采用公钥加密时，使用私钥解密；采用私钥加密时，使用公钥解密。以下为Java程序：

package com.qian.encoded;
    
    import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
    import javax.crypto.Cipher;
    import java.security.KeyFactory;
    import java.security.KeyPair;
    import java.security.KeyPairGenerator;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    import java.security.SecureRandom;
    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;
    
    public class RSAEncrypt { 
    	private static Map<Integer, String> keyMap = new HashMap<Integer, String>();  //用于封装随机产生的公钥与私钥
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		//生成公钥和私钥
    		genKeyPair();
    		//加密字符串
    		String message = "df723820";
    		System.out.println("随机生成的公钥为:" + keyMap.get(0));
    		System.out.println("随机生成的私钥为:" + keyMap.get(1));
    		String messageEn = encrypt(message,keyMap.get(0));
    		System.out.println(message + "\t加密后的字符串为:" + messageEn);
    		String messageDe = decrypt(messageEn,keyMap.get(1));
    		System.out.println("还原后的字符串为:" + messageDe);
    	}
    
    	/** * 随机生成密钥对 * @throws NoSuchAlgorithmException */  
    	public static void genKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException {   
    		// KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象 
    		KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  
    		// 初始化密钥对生成器，密钥大小为96-1024位 
    		keyPairGen.initialize(1024,new SecureRandom());  
    		// 生成一个密钥对，保存在keyPair中 
    		KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();  
    		RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();   // 得到私钥 
    		RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();  // 得到公钥 
    		String publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()));  
    		// 得到私钥字符串 
    		String privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64((privateKey.getEncoded())));  
    		// 将公钥和私钥保存到Map
    		keyMap.put(0,publicKeyString);  //0表示公钥
    		keyMap.put(1,privateKeyString);  //1表示私钥
    	}  
    	/** * RSA公钥加密 * * @param str * 加密字符串 * @param publicKey * 公钥 * @return 密文 * @throws Exception * 加密过程中的异常信息 */  
    	public static String encrypt( String str, String publicKey ) throws Exception{ 
    		//base64编码的公钥
    		byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey);
    		RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded));
    		//RSA加密
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
    		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
    		String outStr = Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8")));
    		return outStr;
    	}
    
    	/** * RSA私钥解密 * * @param str * 加密字符串 * @param privateKey * 私钥 * @return 铭文 * @throws Exception * 解密过程中的异常信息 */  
    	public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception{ 
    		//64位解码加密后的字符串
    		byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8"));
    		//base64编码的私钥
    		byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey);  
            RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded));  
    		//RSA解密
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
    		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
    		String outStr = new String(cipher.doFinal(inputByte));
    		return outStr;
    	}
    
    }

在程序中，我们首先利用genKeyPair()函数生成公钥和私钥并将其保存到Map集合中。然后，基于产生的公钥对明文进行加密。针对已经已经加密的密文，我们再次使用私钥解密，得到明文。  
上述程序的输出结果为：

> 随机生成的公钥为:MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCG77PYUAcCpANyUmsHJfuDIia9FcITsuu9lnfbE2BbEwd4SOxPBFTwEWTZ9/e+mtjP97KFEBohGkwy+VHE5KocypBv0O7YgEevwMgpvxyYY0v104CB/k0yjCFV7lc7FxY5VgEKrMiXTIkMr1ukCnWVvapvRCS6IFcsT/kkjPgfDQIDAQAB  
> 随机生成的私钥为: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  
> df723820 加密后的字符串为:HRMm2XsytNJjmnZgn+2pFZWyTn56tsp7/yII6jdo3Wb19uy8GFtFujMekcUWqwFsO9vbvUOyD21MgI85BOtD7tsHHlj5xdtPiFEHkY1qiWIHTPpxA+WICSlw9ZY4zY0IaoxhrMAb8c9ohsrbBbyGcmUSFFdZq8CuPfj99IDLLic=  
> 还原后的字符串为:df723820

[70]: /images/20220506/a5ea72050674431291c6bc4c0d4f5df0.png
[70 1]: /images/20220506/7d9ae32e167248e699a2d4d7e29323bc.png