java中RSA加解密的实现

今天在做RSA加密的时候遇到了一个这样的错误：ArrayIndexOutOfBoundsException: too much data for RSA block

查询相关资料后得知该错误是加密数据过长导致的。

加密数据长度 <= 模长-11

解决办法：将要加密的数据截取后分段加密

1.密钥长度
rsa算法初始化的时候一般要填入密钥长度,在96-1024bits间
(1)为啥下限是96bits(12bytes)?因为加密1byte的明文,需要至少1+11=12bytes的密钥(不懂?看下面的明文长度),低于下限96bits时,一个byte都加密不了,当然没意义啦
(2)为啥上限是1024(128bytes)?这是算法本身决定的...当然如果某天网上出现了支持2048bits长的密钥的rsa算法时,你当我废话吧

2.明文长度
明文长度(bytes) <= 密钥长度(bytes)-11.这样的话,对于上限密钥长度1024bits能加密的明文上限就是117bytes了.
这个规定很狗血,所以就出现了分片加密,网上很流行这个版本.很简单,如果明文长度大于那个最大明文长度了,我就分片吧,保证每片都别超过那个值就是了.
片数=(明文长度(bytes)/(密钥长度(bytes)-11))的整数部分+1,就是不满一片的按一片算

3.密文长度
对,就是这个充满了谣言,都说密文长度为密钥长度的一半,经俺验证,密文长度等于密钥长度.当然这是不分片情况下的.
分片后,密文长度=密钥长度*片数

例如96bits的密钥,明文4bytes
每片明文长度=96/8-11=1byte,片数=4,密文长度=96/8*4=48bytes

又例如128bits的密钥,明文8bytes
每片明文长度=128/8-11=5bytes,片数=8/5取整+1=2,密文长度=128/8*2=32

注意,对于指定长度的明文,其密文长度与密钥长度非正比关系.如4bytes的明文,在最短密钥96bites是,密文长度48bytes,128bits米密钥时,密文长度为16bytes,1024bits密钥时,密文长度128bytes.
因为分片越多,密文长度显然会变大,所以有人说,那就一直用1024bits的密钥吧...拜托,现在的机器算1024bits的密钥还是要点时间滴,别以为你的cpu很牛逼...那么选个什么值比较合适呢?个人认为是600bits,因为我们对于一个字符串的加密,一般不是直接加密,而是将字符串hash 后,对hash值加密.现在的hash值一般都是4bytes,很少有8bytes,几十年内应该也不会超过64bytes.那就用64bytes算吧, 密钥长度就是(64+11)*8=600bits了.

用开源rsa算法的时候,还要注意,那个年代的人把long当4bytes用,如今放在64位的机器上,就会死循环啊多悲催....因为有个循环里让一个4bytes做递减....64位机上long是8bytes,这个循环进去后个把小时都出不来....所以要注意下哦....同理对于所有年代久远的开源库都得注意下...

 

public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        HashMap<String, Object> map = RSAUtils.getKeys();
        //生成公钥和私钥
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");
        
        //模
        String modulus = publicKey.getModulus().toString();
        //公钥指数
        String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
        //私钥指数
        String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
        //明文
        String ming = "123456789";
        //使用模和指数生成公钥和私钥
        RSAPublicKey pubKey = RSAUtils.getPublicKey(modulus, public_exponent);
        RSAPrivateKey priKey = RSAUtils.getPrivateKey(modulus, private_exponent);
        //加密后的密文
        String mi = RSAUtils.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
        System.err.println(mi);
        //解密后的明文
        ming = RSAUtils.decryptByPrivateKey(mi, priKey);
        System.err.println(ming);
    }

RSAUtils.java

package yyy.test.rsa;

import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.util.HashMap;

import javax.crypto.Cipher;

public class RSAUtils {

    /**
     * 生成公钥和私钥
     * @throws NoSuchAlgorithmException 
     *
     */
    public static HashMap<String, Object> getKeys() throws NoSuchAlgorithmException{
        HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGen.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        map.put("public", publicKey);
        map.put("private", privateKey);
        return map;
    }
    /**
     * 使用模和指数生成RSA公钥
     * 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA
     * /None/NoPadding】
     * 
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指数
     * @return
     */
    public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 使用模和指数生成RSA私钥
     * 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA
     * /None/NoPadding】
     * 
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指数
     * @return
     */
    public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 公钥加密
     * 
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        // 模长
        int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
        // 加密数据长度 <= 模长-11
        String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
        String mi = "";
        //如果明文长度大于模长-11则要分组加密
        for (String s : datas) {
            mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
        }
        return mi;
    }

    /**
     * 私钥解密
     * 
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        //模长
        int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
        byte[] bytes = data.getBytes();
        byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
        System.err.println(bcd.length);
        //如果密文长度大于模长则要分组解密
        String ming = "";
        byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
        for(byte[] arr : arrays){
            ming += new String(cipher.doFinal(arr));
        }
        return ming;
    }
    /**
     * ASCII码转BCD码
     * 
     */
    public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
        byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
            bcd[i] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
            bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
        }
        return bcd;
    }
    public static byte asc_to_bcd(byte asc) {
        byte bcd;

        if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
            bcd = (byte) (asc - '0');
        else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
            bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
        else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
            bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
        else
            bcd = (byte) (asc - 48);
        return bcd;
    }
    /**
     * BCD转字符串
     */
    public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
        char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;

        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
            temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');

            val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
            temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
        }
        return new String(temp);
    }
    /**
     * 拆分字符串
     */
    public static String[] splitString(String string, int len) {
        int x = string.length() / len;
        int y = string.length() % len;
        int z = 0;
        if (y != 0) {
            z = 1;
        }
        String[] strings = new String[x + z];
        String str = "";
        for (int i=0; i<x+z; i++) {
            if (i==x+z-1 && y!=0) {
                str = string.substring(i*len, i*len+y);
            }else{
                str = string.substring(i*len, i*len+len);
            }
            strings[i] = str;
        }
        return strings;
    }
    /**
     *拆分数组 
     */
    public static byte[][] splitArray(byte[] data,int len){
        int x = data.length / len;
        int y = data.length % len;
        int z = 0;
        if(y!=0){
            z = 1;
        }
        byte[][] arrays = new byte[x+z][];
        byte[] arr;
        for(int i=0; i<x+z; i++){
            arr = new byte[len];
            if(i==x+z-1 && y!=0){
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, y);
            }else{
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, len);
            }
            arrays[i] = arr;
        }
        return arrays;
    }
}

java
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
android
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/NoPadding");