RSA算法
1. 前言
RSA加密是工作中非常常见的加密算法之一，我们今天来详细看看它的加密流程以及代码。
2. 非对称算法
我们知道AES是对称算法，RSA是非对称算法。那么为什么会有对称以及非对称算法呢，非对称算法是不是比对称算法要安全呢？
对称加密，顾名思义，加密方与解密方使用同一钥匙(秘钥)。具体一些就是，发送方通过使用相应的加密算法和秘钥，对将要发送的信息进行加密；对于接收方而言，使用解密算法和相同的秘钥解锁信息，从而有能力阅读信息。
非对称算法也叫公钥算法，在公钥密码系统中，加密和解密使用的是不同的密钥，这两个密钥之间存在着相互依存关系：即用其中任一个密钥加密的信息只能用另一个密钥进行解密。这使得通信双方无需事先交换密钥就可进行保密通信。其中加密密钥和算法是对外公开的，人人都可以通过这个密钥加密文件然后发给收信者，这个加密密钥又称为公钥；而收信者收到加密文件后,它可以使用他的解密密钥解密，这个密钥是由他自己私人掌管的，并不需要分发，因此又成称为私钥，这就解决了密钥分发的问题。
2.1 具体交互流程
公钥通信的流程
假设Alice 要给Bob发送一条消息，Alice 是发送者，Bob是接收者
Alice(公钥加密) ==> Bob(私钥解密)
在公钥密码通信中，通信过程是由接收者Bob来启动。
（1）Bob 生成一个包含公钥和私钥的密钥对。
私钥由Bob自行妥善保管。
（2）Bob 将自己的公钥发送给Alice。
将公钥发送给Alice,表示Bob 请Alice 用这个公钥对消息进行加密并发送给他。
（3）Alice用Bob的公钥对消息进行加密。
加密后的消息需要用Bob 私钥才能够解密。
虽然Alice 拥有Bob的公钥，但是Bob的公钥是无法对密文进行解密的。
（4）Bob 用自己的私钥对密文进行解密。
通信完成，至此，整个流程都是安全的。
2.2 安全性保证
我们可以看下下图：Bob拿公钥B加密，只有Alice的私钥B才能解密
同样。Alice拿公钥A加密，只有Bob的私钥A才能解密
这样就能保证，只要私钥不泄露，传输一定是加密的，并且不会被第三方破解（大概率）
3. 用法
3.1 生成RSA公私钥
两者选其一即可，如果需要存的话就转化成string即可。
public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "SHA256withRSA";
public static Pair<PublicKey, PrivateKey> genKeyPair() throws Exception {
// 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
keyPairGen.initialize(2048, new SecureRandom());
// 生成一个密钥对，保存在keyPair中
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
// 得到私钥、公钥
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
return new Pair<>(publicKey, privateKey);
}
public static Pair<String, String> genKeyPairString() throws Exception {
Pair<PublicKey, PrivateKey> pair = genKeyPair();
// 得到私钥、公钥
PublicKey publicKey = pair.getKey();
PrivateKey privateKey = pair.getValue();
// 得到私钥字符串
String publicKeyString = Base64.encodeBase64String(publicKey.getEncoded());
String privateKeyString = Base64.encodeBase64String((privateKey.getEncoded()));
return new Pair<>(publicKeyString, privateKeyString);
}
3.2 公钥加密
// 公钥加密
public static String encryptByPublicKey(String plainText, PublicKey publicKey) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] enBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
return Base64.encodeBase64String(enBytes);
} catch (Exception e) {
// error
}
return null;
}
3.3 私钥解密
// 私钥解密
public static String decryptByPrivateKey(String enStr, PrivateKey privateKey) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] deBytes = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(enStr));
return new String(deBytes);
} catch (Exception e) {
// error
}
return null;
}
3.4 示例代码
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Pair<PublicKey, PrivateKey> pair = RSAUtils.genKeyPair();
PublicKey publicKey = pair.getKey();
PrivateKey privateKey = pair.getValue();
String s = "Hello World";
String encrypt = RSAUtils.encryptByPublicKey(s, publicKey);
System.out.println("length = " + encrypt.length() + ", encrypt = " + encrypt);
System.out.println(RSAUtils.decryptByPrivateKey(encrypt, privateKey));
}
}
4. 最后
java的生态由于非常的成熟了，上面的代码已经有好多人封装了。比如hutool工具，不论使用RSA还是使用其他都非常的方便，使用RSA示例
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String s = "Hello World";
RSA rsa = new RSA();
String encryptBase64 = rsa.encryptBase64(s, KeyType.PublicKey);
// 加密字符串
System.out.println(encryptBase64);
// 原文
System.out.println(rsa.decryptStr(encryptBase64, KeyType.PrivateKey));
// 公钥
System.out.println(rsa.getPublicKeyBase64());
// 私钥
System.out.println(rsa.getPrivateKeyBase64());
}
}
