非对称加密算法-RSA算法

一、概述

1、RSA是基于大数因子分解难题。目前各种主流计算机语言都支持RSA算法的实现

2、java6支持RSA算法

3、RSA算法可以用于数据加密和数字签名

4、RSA算法相对于DES/AES等对称加密算法，他的速度要慢的多

5、总原则：公钥加密，私钥解密 / 私钥加密，公钥解密

二、模型分析

RSA算法构建密钥对简单的很，这里我们还是以甲乙双方发送数据为模型

1、甲方在本地构建密钥对（公钥+私钥），并将公钥公布给乙方

2、甲方将数据用私钥进行加密，发送给乙方

3、乙方用甲方提供的公钥对数据进行解密

如果乙方向传送数据给甲方：

4、乙方用公钥对数据进行加密，然后传送给甲方

5、甲方用私钥对数据进行解密

三、代码分析

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.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;
import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
/**
 * 非对称加密算法RSA算法组件
 * 非对称算法一般是用来传送对称加密算法的密钥来使用的，相对于DH算法，RSA算法只需要一方构造密钥，不需要
 * 大费周章的构造各自本地的密钥对了。DH算法只能算法非对称算法的底层实现。而RSA算法算法实现起来较为简单
 * @author kongqz
 * */
public class RSACoder {
	//非对称密钥算法
	public static final String KEY_ALGORITHM="RSA";
	
	
	/**
	 * 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024
	 * 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间
	 * */
	private static final int KEY_SIZE=512;
	//公钥
	private static final String PUBLIC_KEY="RSAPublicKey";
	
	//私钥
	private static final String PRIVATE_KEY="RSAPrivateKey";
	
	/**
	 * 初始化密钥对
	 * @return Map 甲方密钥的Map
	 * */
	public static Map<String,Object> initKey() throws Exception{
		//实例化密钥生成器
		KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		//初始化密钥生成器
		keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);
		//生成密钥对
		KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair();
		//甲方公钥
		RSAPublicKey publicKey=(RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
		//甲方私钥
		RSAPrivateKey privateKey=(RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
		//将密钥存储在map中
		Map<String,Object> keyMap=new HashMap<String,Object>();
		keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
		keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
		return keyMap;
		
	}
	
	
	/**
	 * 私钥加密
	 * @param data待加密数据
	 * @param key 密钥
	 * @return byte[] 加密数据
	 * */
	public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
		
		//取得私钥
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(key);
		KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		//生成私钥
		PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
		//数据加密
		Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}
	/**
	 * 公钥加密
	 * @param data待加密数据
	 * @param key 密钥
	 * @return byte[] 加密数据
	 * */
	public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
		
		//实例化密钥工厂
		KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		//初始化公钥
		//密钥材料转换
		X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(key);
		//产生公钥
		PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
		
		//数据加密
		Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}
	/**
	 * 私钥解密
	 * @param data 待解密数据
	 * @param key 密钥
	 * @return byte[] 解密数据
	 * */
	public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
		//取得私钥
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(key);
		KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		//生成私钥
		PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
		//数据解密
		Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}
	/**
	 * 公钥解密
	 * @param data 待解密数据
	 * @param key 密钥
	 * @return byte[] 解密数据
	 * */
	public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{
		
		//实例化密钥工厂
		KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		//初始化公钥
		//密钥材料转换
		X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(key);
		//产生公钥
		PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
		//数据解密
		Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}
	/**
	 * 取得私钥
	 * @param keyMap 密钥map
	 * @return byte[] 私钥
	 * */
	public static byte[] getPrivateKey(Map<String,Object> keyMap){
		Key key=(Key)keyMap.get(PRIVATE_KEY);
		return key.getEncoded();
	}
	/**
	 * 取得公钥
	 * @param keyMap 密钥map
	 * @return byte[] 公钥
	 * */
	public static byte[] getPublicKey(Map<String,Object> keyMap) throws Exception{
		Key key=(Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
		return key.getEncoded();
	}
	/**
	 * @param args
	 * @throws Exception 
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//初始化密钥
		//生成密钥对
		Map<String,Object> keyMap=RSACoder.initKey();
		//公钥
		byte[] publicKey=RSACoder.getPublicKey(keyMap);
		
		//私钥
		byte[] privateKey=RSACoder.getPrivateKey(keyMap);
		System.out.println("公钥：/n"+Base64.encodeBase64String(publicKey));
		System.out.println("私钥：/n"+Base64.encodeBase64String(privateKey));
		
		System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============");
		String str="RSA密码交换算法";
		System.out.println("/n===========甲方向乙方发送加密数据==============");
		System.out.println("原文:"+str);
		//甲方进行数据的加密
		byte[] code1=RSACoder.encryptByPrivateKey(str.getBytes(), privateKey);
		System.out.println("加密后的数据："+Base64.encodeBase64String(code1));
		System.out.println("===========乙方使用甲方提供的公钥对数据进行解密==============");
		//乙方进行数据的解密
		byte[] decode1=RSACoder.decryptByPublicKey(code1, publicKey);
		System.out.println("乙方解密后的数据："+new String(decode1)+"/n/n");
		
		System.out.println("===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据==============/n/n");
		
		str="乙方向甲方发送数据RSA算法";
		
		System.out.println("原文:"+str);
		
		//乙方使用公钥对数据进行加密
		byte[] code2=RSACoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey);
		System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密==============");
		System.out.println("加密后的数据："+Base64.encodeBase64String(code2));
		
		System.out.println("=============乙方将数据传送给甲方======================");
		System.out.println("===========甲方使用私钥对数据进行解密==============");
		
		//甲方使用私钥对数据进行解密
		byte[] decode2=RSACoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);
		
		System.out.println("甲方解密后的数据："+new String(decode2));
	}
}

四、总结

1、RSA与DH算法不同，只需要一套密钥就能完成加密、解密的工作

2、通过代码能看出来，公钥长度明显小于私钥

3、遵循：公钥加密-私钥解密，私钥加密-公钥解密的原则

4、公钥和私钥肯定是完全不同

转自：http://blog.csdn.net/kongqz/article/details/6302980

非对称加密 VS 对称加密 VS 不可逆加密

对称加密是因为加密和解密的钥匙相同，而非对称加密是加密和解密的钥匙不同。对称和非对称加密都是可逆的(因为有密钥对，一个负责加密，一个负责解密)。

对称加密

对称加密称为密钥加密，速度快，但加密和解密的钥匙必须相同，只有通信双方才能知道密钥，常见的有DES，3DES，AES对称加密。