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Java加密技术（4）

分类: IT文章 • 2023-12-04 21:53:49
Java加密技术（四）

接下来我们介绍典型的非对称加密算法——RSA 

RSA 
    这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。 
    这种加密算法的特点主要是密钥的变化，上文我们看到DES只有一个密钥。相当于只有一把钥匙，如果这把钥匙丢了，数据也就不安全了。RSA同时有两把钥匙，公钥与私钥。同时支持数字签名。数字签名的意义在于，对传输过来的数据进行校验。确保数据在传输工程中不被修改。Java加密技术（4） 

流程分析： 

  1. 甲方构建密钥对儿，将公钥公布给乙方，将私钥保留。
  2. 甲方使用私钥加密数据，然后用私钥对加密后的数据签名，发送给乙方签名以及加密后的数据；乙方使用公钥、签名来验证待解密数据是否有效，如果有效使用公钥对数据解密。
  3. 乙方使用公钥加密数据，向甲方发送经过加密后的数据；甲方获得加密数据，通过私钥解密。


按如上步骤给出序列图，如下： 
  1. Java加密技术（4）
  2. Java加密技术（4）
  3. Java加密技术（4）


通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 
Java代码  Java加密技术（4）
  1. import java.security.Key;  
  2. import java.security.KeyFactory;  
  3. import java.security.KeyPair;  
  4. import java.security.KeyPairGenerator;  
  5. import java.security.PrivateKey;  
  6. import java.security.PublicKey;  
  7. import java.security.Signature;  
  8. import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;  
  9. import java.security.interfaces.RSAPublicKey;  
  10. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
  11. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
  12.   
  13. import java.util.HashMap;  
  14. import java.util.Map;  
  15.   
  16. import javax.crypto.Cipher;  
  17.   
  18. /** 
  19.  * RSA安全编码组件 
  20.  *  
  21.  * @author 梁栋 
  22.  * @version 1.0 
  23.  * @since 1.0 
  24.  */  
  25. public abstract class RSACoder extends Coder {  
  26.     public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";  
  27.     public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";  
  28.   
  29.     private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";  
  30.     private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";  
  31.   
  32.     /** 
  33.      * 用私钥对信息生成数字签名 
  34.      *  
  35.      * @param data 
  36.      *            加密数据 
  37.      * @param privateKey 
  38.      *            私钥 
  39.      *  
  40.      * @return 
  41.      * @throws Exception 
  42.      */  
  43.     public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {  
  44.         // 解密由base64编码的私钥  
  45.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);  
  46.   
  47.         // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象  
  48.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
  49.   
  50.         // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
  51.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  52.   
  53.         // 取私钥匙对象  
  54.         PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
  55.   
  56.         // 用私钥对信息生成数字签名  
  57.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
  58.         signature.initSign(priKey);  
  59.         signature.update(data);  
  60.   
  61.         return encryptBASE64(signature.sign());  
  62.     }  
  63.   
  64.     /** 
  65.      * 校验数字签名 
  66.      *  
  67.      * @param data 
  68.      *            加密数据 
  69.      * @param publicKey 
  70.      *            公钥 
  71.      * @param sign 
  72.      *            数字签名 
  73.      *  
  74.      * @return 校验成功返回true 失败返回false 
  75.      * @throws Exception 
  76.      *  
  77.      */  
  78.     public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)  
  79.             throws Exception {  
  80.   
  81.         // 解密由base64编码的公钥  
  82.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);  
  83.   
  84.         // 构造X509EncodedKeySpec对象  
  85.         X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
  86.   
  87.         // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
  88.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  89.   
  90.         // 取公钥匙对象  
  91.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);  
  92.   
  93.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
  94.         signature.initVerify(pubKey);  
  95.         signature.update(data);  
  96.   
  97.         // 验证签名是否正常  
  98.         return signature.verify(decryptBASE64(sign));  
  99.     }  
  100.   
  101.     /** 
  102.      * 解密<br> 
  103.      * 用私钥解密 
  104.      *  
  105.      * @param data 
  106.      * @param key 
  107.      * @return 
  108.      * @throws Exception 
  109.      */  
  110.     public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key)  
  111.             throws Exception {  
  112.         // 对密钥解密  
  113.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  114.   
  115.         // 取得私钥  
  116.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
  117.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  118.         Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
  119.   
  120.         // 对数据解密  
  121.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  122.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  
  123.   
  124.         return cipher.doFinal(data);  
  125.     }  
  126.   
  127.     /** 
  128.      * 解密<br> 
  129.      * 用私钥解密 
  130.      *  
  131.      * @param data 
  132.      * @param key 
  133.      * @return 
  134.      * @throws Exception 
  135.      */  
  136.     public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
  137.             throws Exception {  
  138.         // 对密钥解密  
  139.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  140.   
  141.         // 取得公钥  
  142.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
  143.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  144.         Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  
  145.   
  146.         // 对数据解密  
  147.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  148.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  
  149.   
  150.         return cipher.doFinal(data);  
  151.     }  
  152.   
  153.     /** 
  154.      * 加密<br> 
  155.      * 用公钥加密 
  156.      *  
  157.      * @param data 
  158.      * @param key 
  159.      * @return 
  160.      * @throws Exception 
  161.      */  
  162.     public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
  163.             throws Exception {  
  164.         // 对公钥解密  
  165.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  166.   
  167.         // 取得公钥  
  168.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec
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