Java中RSA加密解密的實現(xiàn)方法分析

更新時間：2017年07月07日 10:59:03 作者：Central-Perk

這篇文章主要介紹了Java中RSA加密解密的實現(xiàn)方法,結(jié)合具體實例形式分析了java實現(xiàn)RSA加密解密算法的具體步驟與相關(guān)操作技巧,并附帶了關(guān)于RSA算法密鑰長度/密文長度/明文長度的參考說明,需要的朋友可以參考下

本文實例講述了Java中RSA加密解密的實現(xiàn)方法。分享給大家供大家參考，具體如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
    // TODO Auto-generated method stub
    HashMap<String, Object> map = RSAUtils.getKeys();
    //生成公鑰和私鑰
    RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
    RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");
    //模
    String modulus = publicKey.getModulus().toString();
    //公鑰指數(shù)
    String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
    //私鑰指數(shù)
    String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
    //明文
    String ming = "123456789";
    //使用模和指數(shù)生成公鑰和私鑰
    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 {
  /**
   * 生成公鑰和私鑰
   * @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;
  }
  /**
   * 使用模和指數(shù)生成RSA公鑰
   * 注意：【此代碼用了默認補位方式，為RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默認的補位方式可能不同，如Android默認是RSA
   * /None/NoPadding】
   *
   * @param modulus
   *      模
   * @param exponent
   *      指數(shù)
   * @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;
    }
  }
  /**
   * 使用模和指數(shù)生成RSA私鑰
   * 注意：【此代碼用了默認補位方式，為RSA/None/PKCS1Padding，不同JDK默認的補位方式可能不同，如Android默認是RSA
   * /None/NoPadding】
   *
   * @param modulus
   *      模
   * @param exponent
   *      指數(shù)
   * @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;
    }
  }
  /**
   * 公鑰加密
   *
   * @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);
    // 模長
    int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
    // 加密數(shù)據(jù)長度 <= 模長-11
    String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
    String mi = "";
    //如果明文長度大于模長-11則要分組加密
    for (String s : datas) {
      mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
    }
    return mi;
  }
  /**
   * 私鑰解密
   *
   * @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);
    //模長
    int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
    byte[] bytes = data.getBytes();
    byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
    System.err.println(bcd.length);
    //如果密文長度大于模長則要分組解密
    String ming = "";
    byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
    for(byte[] arr : arrays){
      ming += new String(cipher.doFinal(arr));
    }
    return ming;
  }
  /**
   * ASCII碼轉(zhuǎn)BCD碼
   *
   */
  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轉(zhuǎn)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;
  }
  /**
   *拆分數(shù)組
   */
  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");

參考:

http://stackoverflow.com/questions/6069369/rsa-encryption-difference-between-java-and-android
http://stackoverflow.com/questions/2956647/rsa-encrypt-with-base64-encoded-public-key-in-android

補充：關(guān)于RSA算法密鑰長度/密文長度/明文長度

1.密鑰長度

rsa算法初始化的時候一般要填入密鑰長度,在96-1024bits間

(1)為啥下限是96bits(12bytes)?因為加密1byte的明文,需要至少1+11=12bytes的密鑰(不懂?看下面的明文長度),低于下限96bits時,一個byte都加密不了,當然沒意義啦
(2)為啥上限是1024(128bytes)?這是算法本身決定的...當然如果某天網(wǎng)上出現(xiàn)了支持2048bits長的密鑰的rsa算法時,你當我廢話吧

2.明文長度

明文長度(bytes) <= 密鑰長度(bytes)-11.這樣的話,對于上限密鑰長度1024bits能加密的明文上限就是117bytes了.
這個規(guī)定很狗血,所以就出現(xiàn)了分片加密,網(wǎng)上很流行這個版本.很簡單,如果明文長度大于那個最大明文長度了,我就分片吧,保證每片都別超過那個值就是了.
片數(shù)=(明文長度(bytes)/(密鑰長度(bytes)-11))的整數(shù)部分+1,就是不滿一片的按一片算

3.密文長度

對,就是這個充滿了謠言,都說密文長度為密鑰長度的一半,經(jīng)俺驗證,密文長度等于密鑰長度.當然這是不分片情況下的.
分片后,密文長度=密鑰長度*片數(shù)

例如96bits的密鑰,明文4bytes
每片明文長度=96/8-11=1byte,片數(shù)=4,密文長度=96/8*4=48bytes

又例如128bits的密鑰,明文8bytes
每片明文長度=128/8-11=5bytes,片數(shù)=8/5取整+1=2,密文長度=128/8*2=32

注意,對于指定長度的明文,其密文長度與密鑰長度非正比關(guān)系.如4bytes的明文,在最短密鑰96bites是,密文長度48bytes,128bits米密鑰時,密文長度為16bytes,1024bits密鑰時,密文長度128bytes.
因為分片越多,密文長度顯然會變大,所以有人說,那就一直用1024bits的密鑰吧...拜托,現(xiàn)在的機器算1024bits的密鑰還是要點時間滴,別以為你的cpu很牛逼...那么選個什么值比較合適呢?個人認為是600bits,因為我們對于一個字符串的加密,一般不是直接加密,而是將字符串hash 后,對hash值加密.現(xiàn)在的hash值一般都是4bytes,很少有8bytes,幾十年內(nèi)應(yīng)該也不會超過64bytes.那就用64bytes算吧, 密鑰長度就是(64+11)*8=600bits了.

用開源rsa算法的時候,還要注意,那個年代的人把long當4bytes用,如今放在64位的機器上,就會死循環(huán)啊多悲催....因為有個循環(huán)里讓一個4bytes做遞減....64位機上long是8bytes,這個循環(huán)進去后個把小時都出不來....所以要注意下哦....同理對于所有年代久遠的開源庫都得注意下...

PS：關(guān)于加密解密感興趣的朋友還可以參考本站在線工具：

文字在線加密解密工具（包含AES、DES、RC4等）：
http://tools.jb51.net/password/txt_encode

MD5在線加密工具:
http://tools.jb51.net/password/CreateMD5Password

在線散列/哈希算法加密工具:
http://tools.jb51.net/password/hash_encrypt

在線MD5/hash/SHA-1/SHA-2/SHA-256/SHA-512/SHA-3/RIPEMD-160加密工具：
http://tools.jb51.net/password/hash_md5_sha

在線sha1/sha224/sha256/sha384/sha512加密工具：
http://tools.jb51.net/password/sha_encode

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希望本文所述對大家java程序設(shè)計有所幫助。

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