RSA算法理解

偏执的太偏执、 2022-08-02 13:34 114阅读 0赞

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分割线-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

### java加密算法（MD5withRSA）      ###

一、前言：  
  
　　网络数据安全包括数据的本身的安全性、数据的完整性（防止篡改）、数据来源的不可否认性等要素。对数据采用加密算法加密可以保证数据本身的安全性，利用消息摘要可以保证数据的完整性，但是还有一点就是数据来源的不可否认性（也就是数据来自哪里接收者是清楚的，而且发送数据者不可抵赖）。  
       
  
       有些方案曾经使用消息认证码（MAC）来保证数据来源于合法的发送着，但是利用消息认证码会带来一个问题，就是通讯双方必须事先约定两者之间的通讯用共享密码。在我们的互联网如此庞大的今天，这显然是不合适的，而数字签名可以解决我们的这个问题。数字签名（通常的数字签名）的基础是公钥密码体系（例如：RSA）。发送者有独一无二的公钥和私钥，公钥是公开的，私钥秘密保留。发送者利用私钥对数据的消息摘要进行数字签名，接收者利用发送者的公钥来验证数字签名，其实就是把加密过程颠倒过来使用。由于发送者的私钥是独一无二的，而且是秘密的，因此当能够验证解开数字签名的数字摘要是正确的后，那么我们就可以肯定发送者的身份了，这就是数字签名的基本原理。  
  
       为什么要用消息摘要呢？原因是这样的，由于公钥加密算法加解密的速度较慢，对整个数据进行加密肯定是行不通的，而消息摘要有个好处就是短而且长度固定，就象数据的指纹一样，所以对摘要进行签名。  
  
\--------------------------------------------------------------------------------  
  
二、数字签字的原理：  
  
       在数字签名应用中，首先由发送者身份生成它的私钥和公钥，然后由发送者通过私钥把数据加密后，并将加密后的数据发送给接收者；接收者把发送者加密过的数据通过发送者的共钥进行签名验证。  
  
\--------------------------------------------------------------------------------  
  
三、例子说明：  
  
       现在我们就转入正题了。JAVA的数字签名类封装在Signature类（java.security.Signature）中。  
接下来，我会编写三个功能（即三个Java类）：  
      a、生成一对密钥，即私钥和公钥，对于密钥的保存可以使用对象流的方式进行保存和传送,也可以使用编码的方式保存；在这里基于方便，我是使用编码方式进行保存的；类名是：GenerateKeyPair.java  
  
      b、编写发送者的功能：首先通过私钥加密待输出数据Data，并输出Data和签名后的Data；类名是：SignatureData.java  
       
     c、编写接收者的功能：使用发送者的公钥来验证发送过来的加密Data，判断签名的合法性；类名是：VerifySignature.java  
  
\--------------------------------------------------------------------------------  
四、生成一对密钥，即私钥和公钥，对于密钥的保存可以使用对象流的方式进行保存和传送,也可以使用编码的方式保存；在这里基于方便，我是使用编码方式进行保存的；类名是：GenerateKeyPair.java：

package com._21cn.cryptto;<pre class="java" name="code">import java.security.KeyPair;
    import java.security.PrivateKey;
    import java.security.PublicKey;
    import java.security.SecureRandom;

public class GenerateKeyPair {

private String priKey;

private String pubKey;
    
    	public void run() { 
    		try { 
    			java.security.KeyPairGenerator keygen = java.security.KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); 
    			SecureRandom secrand = new SecureRandom(); 
    			secrand.setSeed("21cn".getBytes()); // 初始化随机产生器 
    			keygen.initialize(1024, secrand); 
    			KeyPair keys = keygen.genKeyPair(); 
    
    			PublicKey pubkey = keys.getPublic(); 
    			PrivateKey prikey = keys.getPrivate(); 
    
    			pubKey = bytesToHexStr(pubkey.getEncoded()); 
    			priKey = bytesToHexStr(prikey.getEncoded()); 
    
    			System.out.println("pubKey=" + pubKey); 
    			System.out.println("priKey=" + priKey); 
    
    
    System.out.println("写入对象 pubkeys ok"); 
    System.out.println("生成密钥对成功"); 
    } catch (java.lang.Exception e) { 
    e.printStackTrace(); 
    System.out.println("生成密钥对失败"); 
    } 
    ; 
    
    } 
    
    /** 
    * Transform the specified byte into a Hex String form. 
    */ 
    public static final String bytesToHexStr(byte[] bcd) { 
    StringBuffer s = new StringBuffer(bcd.length * 2); 
    
    for (int i = 0; i < bcd.length; i++) { 
    s.append(bcdLookup[(bcd[i] >>> 4) & 0x0f]); 
    s.append(bcdLookup[bcd[i] & 0x0f]); 
    } 
    
    return s.toString(); 
    }

\-------------------------我的理解start----------------------------------

分割线内的内容是转载，转载链接已经在最开始的位置注明，该篇内容主要是想要说一下针对自己不理解的地方。

其中在生成公钥和私钥的时候有代码是

s.append(bcdLookup\[(bcd\[i\] >>> 4) & 0x0f\]);

>>>4表示无符号位二进制右移4位

假设传入的byte的值为-100，那么无符号位右移4位就是

0x在java中代表的是16进制，0f代表的是十进制的15。

[http://zhidao.baidu.com/link?url=PTha\_9OKguDz-ixyG\_ycAwzKxtK-3oFgDp3-Ntd4cXMI31NOTWvn1n5WHFPLKV7Qqg5ITxc6sGp7pyWH3l7UkK][http_zhidao.baidu.com_link_url_PTha_9OKguDz-ixyG_ycAwzKxtK-3oFgDp3-Ntd4cXMI31NOTWvn1n5WHFPLKV7Qqg5ITxc6sGp7pyWH3l7UkK]

java中&叫做按位与，&&叫做短路与，它们的区别是：  
  
& 既是位运算符又是逻辑运算符，&的两侧可以是int，也可以是boolean表达式，当&两侧是int时，要先把运算符两侧的数转化为二进制数再进行运算，而短路与（&&）的两侧要求必须是布尔表达式。举例如下：  
  
12&5 的值是多少？答：12转成二进制数是1100（前四位省略了），5转成二进制数是0101，则运算后的结果为0100即4 这是两侧为数值时；  
  
若 int i = 2，j = 4；则（++i=2）&（j++=4）的结果为false，其过程是这样的：先判断++i=2是否成立，这里当然是不成立了（3 == 2），但是程序还会继续判断下一个表达式是否成立，j++=4 ，该表达式是成立的，但是&运算符要求运算符两侧的值都为真，结果才为真，所以（++i=2）&（j++=4）的结果为 false 注意 ：&为真的条件是两侧表达式都为真，但是即使我们判断出左侧表达式的值为false，程序也还是要继续执行去判断右侧的表达式值的真假  
  
若 int i = 2，j = 4；则（++i=2）&&（j++=4）的结果为false，其过程基本上和上面的是相同的，但是若左侧表达式的值为false时，程序则不会继续判断右侧表达式的真假了，短路与中，短路这个词大概也就是这个意思吧

[http://jingyan.baidu.com/article/a378c9609e5452b32828309f.html][http_jingyan.baidu.com_article_a378c9609e5452b32828309f.html]

\++a和a++的区别，++a是先+1之后再参加程序运算，而a++是先参加程序运算再+1.

\-------------------------我的理解end-----------------------------------  
  
/\*\*  
\* Transform the specified Hex String into a byte array.  
\*/  
public static final byte\[\] hexStrToBytes(String s) \{  
byte\[\] bytes;  
  
bytes = new byte\[s.length() / 2\];  
  
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) \{  
bytes\[i\] = (byte) Integer.parseInt(s.substring(2 \* i, 2 \* i + 2),  
16);  
\}  
  
return bytes;  
\}  
  
private static final char\[\] bcdLookup = \{ '0', '1', '2', '3', '4', '5',  
'6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' \};  
  
/\*\*  
\* @param args  
\*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
// TODO Auto-generated method stub  
GenerateKeyPair n = new GenerateKeyPair();  
n.run();  
\}  
  
  
       
  
  
\--------------------------------------------------------------------------------  
  
五、编写发送者的功能：首先通过私钥加密待输出数据Data，并输出Data和签名后的Data；类名是：SignatureData.java  
  
  
package com.\_21cn.cryptto;  
import java.security.KeyFactory;  
import java.security.PrivateKey;  
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
  
public class SignatureData \{  
  
  
public void run() \{  
try \{  
String prikeyvalue = "30820277020100300d";//这是GenerateKeyPair输出的私钥编码  
PKCS8EncodedKeySpec priPKCS8=new PKCS8EncodedKeySpec(hexStrToBytes(prikeyvalue));  
KeyFactory keyf=KeyFactory.getInstance("RSA");  
PrivateKey myprikey=keyf.generatePrivate(priPKCS8);  
  
String myinfo = "orderId=10dkfadsfksdkssdkd&amount=80&orderTime=20060509"; // 要签名的信息  
// 用私钥对信息生成数字签名  
java.security.Signature signet = java.security.Signature  
.getInstance("MD5withRSA");  
signet.initSign(myprikey);  
signet.update(myinfo.getBytes("ISO-8859-1"));  
byte\[\] signed = signet.sign(); // 对信息的数字签名  
  
System.out.println("signed(签名内容)原值=" + bytesToHexStr(signed));  
System.out.println("info（原值）=" + myinfo);  
  
  
System.out.println("签名并生成文件成功");  
\} catch (java.lang.Exception e) \{  
e.printStackTrace();  
System.out.println("签名并生成文件失败");  
\}  
;  
  
\}  
/\*\*  
\* Transform the specified byte into a Hex String form.  
\*/  
public static final String bytesToHexStr(byte\[\] bcd) \{  
StringBuffer s = new StringBuffer(bcd.length \* 2);  
  
for (int i = 0; i < bcd.length; i++) \{  
s.append(bcdLookup\[(bcd\[i\] >>> 4) & 0x0f\]);  
s.append(bcdLookup\[bcd\[i\] & 0x0f\]);  
\}  
  
return s.toString();  
\}  
  
/\*\*  
\* Transform the specified Hex String into a byte array.  
\*/  
public static final byte\[\] hexStrToBytes(String s) \{  
byte\[\] bytes;  
  
bytes = new byte\[s.length() / 2\];  
  
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) \{  
bytes\[i\] = (byte) Integer.parseInt(s.substring(2 \* i, 2 \* i + 2),  
16);  
\}  
  
return bytes;  
\}  
  
private static final char\[\] bcdLookup = \{ '0', '1', '2', '3', '4', '5',  
'6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' \};  
  
/\*\*  
\* @param args  
\*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
// TODO Auto-generated method stub  
SignatureData s = new SignatureData();  
s.run();  
  
\}   
  
  
  
\--------------------------------------------------------------------------------  
  
六、编写接收者的功能：使用发送者的公钥来验证发送过来的加密Data，判断签名的合法性；类名是：VerifySignature.java  
  
  
package com.\_21cn.cryptto;  
import java.security.KeyFactory;  
import java.security.PublicKey;  
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
  
public class VerifySignature \{  
  
  
public void run1() \{  
try \{  
String pubkeyvalue = "30819f300d06092a864886f70d01010105";//这是GenerateKeyPair输出的公钥编码  
X509EncodedKeySpec bobPubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(hexStrToBytes(pubkeyvalue));  
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");  
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(bobPubKeySpec);  
  
  
String info = "orderId=10dkfadsfksdkssdkd&amount=80&orderTime=20060519";  
byte\[\] signed = hexStrToBytes("2292e02ba6bf6f1b1688a6fa2");//这是SignatureData输出的数字签名  
java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("MD5withRSA");  
signetcheck.initVerify(pubKey);  
signetcheck.update(info.getBytes());  
if (signetcheck.verify(signed)) \{  
System.out.println("info=" + info);  
System.out.println("签名正常");  
\}  
else System.out.println("非签名正常");  
\}  
catch (java.lang.Exception e) \{e.printStackTrace();\}  
\}  
/\*\*  
\* Transform the specified byte into a Hex String form.  
\*/  
public static final String bytesToHexStr(byte\[\] bcd) \{  
StringBuffer s = new StringBuffer(bcd.length \* 2);  
  
for (int i = 0; i < bcd.length; i++) \{  
s.append(bcdLookup\[(bcd\[i\] >>> 4) & 0x0f\]);  
s.append(bcdLookup\[bcd\[i\] & 0x0f\]);  
\}  
  
return s.toString();  
\}  
  
/\*\*  
\* Transform the specified Hex String into a byte array.  
\*/  
public static final byte\[\] hexStrToBytes(String s) \{  
byte\[\] bytes;  
  
bytes = new byte\[s.length() / 2\];  
  
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) \{  
bytes\[i\] = (byte) Integer.parseInt(s.substring(2 \* i, 2 \* i + 2),  
16);  
\}  
  
return bytes;  
\}  
  
private static final char\[\] bcdLookup = \{ '0', '1', '2', '3', '4', '5',  
'6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' \};  
\}

分割线-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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