网络加密解密原理（三） RSA加密解密及数字签名Java实现

2024-05-08 02:18
文章标签 java 实现 解密 加密 原理 网络 rsa 数字签名

本文主要是介绍网络加密解密原理（三） RSA加密解密及数字签名Java实现，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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：


  2.  [转载]java <wbr>加密解密算法RSA

    [转载]java <wbr>加密解密算法RSA



  4.  [转载]java <wbr>加密解密算法RSA



通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一）


Java代码
  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. public abstract class RSACoder extends Coder {  
  20.     public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";  
  21.     public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";  
  22.   
  23.     private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";  
  24.     private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";  
  25.   
  26.       
  27.     public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {  
  28.         // 解密由base64编码的私钥  
  29.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);  
  30.   
  31.         // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象  
  32.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
  33.   
  34.         // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
  35.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  36.   
  37.         // 取私钥匙对象  
  38.         PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
  39.   
  40.         // 用私钥对信息生成数字签名  
  41.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
  42.         signature.initSign(priKey);  
  43.         signature.update(data);  
  44.   
  45.         return encryptBASE64(signature.sign());  
  46.     }  
  47.   
  48.       
  49.     public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)  
  50.             throws Exception {  
  51.   
  52.         // 解密由base64编码的公钥  
  53.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);  
  54.   
  55.         // 构造X509EncodedKeySpec对象  
  56.         X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
  57.   
  58.         // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法  
  59.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  60.   
  61.         // 取公钥匙对象  
  62.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);  
  63.   
  64.         Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);  
  65.         signature.initVerify(pubKey);  
  66.         signature.update(data);  
  67.   
  68.         // 验证签名是否正常  
  69.         return signature.verify(decryptBASE64(sign));  
  70.     }  
  71.   
  72.       
  73.     public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key)  
  74.             throws Exception {  
  75.         // 对密钥解密  
  76.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  77.   
  78.         // 取得私钥  
  79.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
  80.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  81.         Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
  82.   
  83.         // 对数据解密  
  84.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  85.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  
  86.   
  87.         return cipher.doFinal(data);  
  88.     }  
  89.   
  90.       
  91.     public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
  92.             throws Exception {  
  93.         // 对密钥解密  
  94.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  95.   
  96.         // 取得公钥  
  97.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
  98.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  99.         Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  
  100.   
  101.         // 对数据解密  
  102.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  103.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  
  104.   
  105.         return cipher.doFinal(data);  
  106.     }  
  107.   
  108.       
  109.     public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key)  
  110.             throws Exception {  
  111.         // 对公钥解密  
  112.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  113.   
  114.         // 取得公钥  
  115.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
  116.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  117.         Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  
  118.   
  119.         // 对数据加密  
  120.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  121.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  
  122.   
  123.         return cipher.doFinal(data);  
  124.     }  
  125.   
  126.       
  127.     public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String key)  
  128.             throws Exception {  
  129.         // 对密钥解密  
  130.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
  131.   
  132.         // 取得私钥  
  133.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);  
  134.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  135.         Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
  136.   
  137.         // 对数据加密  
  138.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
  139.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);  
  140.   
  141.         return cipher.doFinal(data);  
  142.     }  
  143.   
  144.       
  145.     public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)  
  146.             throws Exception {  
  147.         Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);  
  148.   
  149.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  
  150.     }  
  151.   
  152.       
  153.     public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)  
  154.             throws Exception {  
  155.         Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);  
  156.   
  157.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  
  158.     }  
  159.   
  160.       
  161.     public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {  
  162.         KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator  
  163.                 .getInstance(KEY_ALGORITHM);  
  164.         keyPairGen.initialize(1024);  
  165.   
  166.         KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();  
  167.   
  168.         // 公钥  
  169.         RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();  
  170.   
  171.         // 私钥  
  172.         RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();  
  173.   
  174.         Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  
  175.   
  176.         keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  
  177.         keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  
  178.         return keyMap;  
  179.     }  
  180. }  


再给出一个测试类：

Java代码
  1. import static org.junit.Assert.*;  
  2.   
  3. import org.junit.Before;  
  4. import org.junit.Test;  
  5.   
  6. import java.util.Map;  
  7.   
  8.   
  9. public class RSACoderTest {  
  10.     private String publicKey;  
  11.     private String privateKey;  
  12.   
  13.     @Before  
  14.     public void setUp() throws Exception {  
  15.         Map<String, Object> keyMap = RSACoder.initKey();  
  16.   
  17.         publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);  
  18.         privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);  
  19.         System.err.println("公钥: nr" + publicKey);  
  20.         System.err.println("私钥： nr" + privateKey);  
  21.     }  
  22.   
  23.     @Test  
  24.     public void test() throws Exception {  
  25.         System.err.println("公钥加密——私钥解密");  
  26.         String inputStr = "abc";  
  27.         byte[] data = inputStr.getBytes();  
  28.   
  29.         byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPublicKey(data, publicKey);  
  30.   
  31.         byte[] decodedData = RSACoder.decryptByPrivateKey(encodedData,  
  32.                 privateKey);  
  33.   
  34.         String outputStr = new String(decodedData);  
  35.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "nr" + "解密后: " + outputStr);  
  36.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
  37.   
  38.     }  
  39.   
  40.     @Test  
  41.     public void testSign() throws Exception {  
  42.         System.err.println("私钥加密——公钥解密");  
  43.         String inputStr = "sign";  
  44.         byte[] data = inputStr.getBytes();  
  45.   
  46.         byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPrivateKey(data, privateKey);  
  47.   
  48.         byte[] decodedData = RSACoder  
  49.                 .decryptByPublicKey(encodedData, publicKey);  
  50.   
  51.         String outputStr = new String(decodedData);  
  52.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "nr" + "解密后: " + outputStr);  
  53.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
  54.   
  55.         System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  
  56.         // 产生签名  
  57.         String sign = RSACoder.sign(encodedData, privateKey);  
  58.         System.err.println("签名:r" + sign);  
  59.   
  60.         // 验证签名  
  61.         boolean status = RSACoder.verify(encodedData, publicKey, sign);  
  62.         System.err.println("状态:r" + status);  
  63.         assertTrue(status);  
  64.   
  65.     }  
  66.   
  67. }  


控制台输出：

Console代码
  1. 公钥:   
  2.   
  3. MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYU/+I0+z1aBl5X6DUUOHQ7FZpmBSDbKTtx89J  
  4. EcB64jFCkunELT8qiKly7fzEqD03g8ALlu5XvX+bBqHFy7YPJJP0ekE2X3wjUnh2NxlqpH3/B/xm  
  5. 1ZdSlCwDIkbijhBVDjA/bu5BObhZqQmDwIxlQInL9oVz+o6FbAZCyHBd7wIDAQAB  
  6.   
  7. 私钥：   
  8.   
  9. MIICdgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmAwggJcAgEAAoGBAJhT/4jT7PVoGXlfoNRQ4dDsVmmY  
  10. FINspO3Hz0kRwHriMUKS6cQtPyqIqXLt/MSoPTeDwAuW7le9f5sGocXLtg8kk/R6QTZffCNSeHY3  
  11. GWqkff8H/GbVl1KULAMiRuKOEFUOMD9u7kE5uFmpCYPAjGVAicv2hXP6joVsBkLIcF3vAgMBAAEC  
  12. gYBvZHWoZHmS2EZQqKqeuGr58eobG9hcZzWQoJ4nq/CarBAjw/VovUHE490uK3S9ht4FW7Yzg3LV  
  13. /MB06Huifh6qf/X9NQA7SeZRRC8gnCQk6JuDIEVJOud5jU+9tyumJakDKodQ3Jf2zQtNr+5ZdEPl  
  14. uwWgv9c4kmpjhAdyMuQmYQJBANn6pcgvyYaia52dnu+yBUsGkaFfwXkzFSExIbi0MXTkhEb/ER/D  
  15. rLytukkUu5S5ecz/KBa8U4xIslZDYQbLz5ECQQCy5dutt7RsxN4+dxCWn0/1FrkWl2G329Ucewm3  
  16. QU9CKu4D+7Kqdj+Ha3lXP8F0Etaaapi7+EfkRUpukn2ItZV/AkEAlk+I0iphxT1rCB0Q5CjWDY5S  
  17. Df2B5JmdEG5Y2o0nLXwG2w44OLct/k2uD4cEcuITY5Dvi/4BftMCZwm/dnhEgQJACIktJSnJwxLV  
  18. o9dchENPtlsCM9C/Sd2EWpqISSUlmfugZbJBwR5pQ5XeMUqKeXZYpP+HEBj1nS+tMH9u2/IGEwJA  
  19. fL8mZiZXan/oBKrblAbplNcKWGRVD/3y65042PAEeghahlJMiYquV5DzZajuuT0wbJ5xQuZB01+X  
  20. nfpFpBJ2dw==  
  21.   
  22. 公钥加密——私钥解密  
  23. 加密前: abc  
  24.   
  25. 解密后: abc  
  26. 公钥:   
  27.   
  28. MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDdOj40yEB48XqWxmPILmJAc7UecIN7F32etSHF  
  29. 9rwbuEh3+iTPOGSxhoSQpOED0vOb0ZIMkBXZSgsxLaBSin2RZ09YKWRjtpCA0kDkiD11gj4tzTiM  
  30. l9qq1kwSK7ZkGAgodEn3yIILVmQDuEImHOXFtulvJ71ka07u3LuwUNdB/wIDAQAB  
  31.   
  32. 私钥：   
  33.   
  34. MIICdwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmEwggJdAgEAAoGBAN06PjTIQHjxepbGY8guYkBztR5w  
  35. g3sXfZ61IcX2vBu4SHf6JM84ZLGGhJCk4QPS85vRkgyQFdlKCzEtoFKKfZFnT1gpZGO2kIDSQOSI  
  36. PXWCPi3NOIyX2qrWTBIrtmQYCCh0SffIggtWZAO4QiYc5cW26W8nvWRrTu7cu7BQ10H/AgMBAAEC  
  37. gYEAz2JWBizjI31bqhP4XiP9PuY5F3vqBW4T+L9cFbQiyumKJc58yzTWUAUGKIIn3enXLG7dNqGr  
  38. mbJro4JeFIJ3CiVDpXR9+FluIgI4SXm7ioGKF2NOMA9LR5Fu82W+pLfpTN2y2SaLYWEDZyp53BxY  
  39. j9gUxaxi1MQs+C1ZgDF2xmECQQDy70bQntbRfysP+ppCtd56YRnES1Tyekw0wryS2tr+ivQJl7JF  
  40. gp5rPAOXpgrq36xHDwUspQ0sJ0vj0O7ywxr1AkEA6SAaLhrJJrYucC0jxwAhUYyaPN+aOsWymaRh  
  41. 9jA/Wc0wp29SbGTh5CcMuGpXm1g0M+FKW3dGiHgS3rVUKim4owJAbnxgapUzAgiiHxxMeDaavnHW  
  42. 9C2GrtjsO7qtZOTgYI/1uT8itvZW8lJTF+9OW8/qXE76fXl7ai9dFnl5kzMk2QJBALfHz/vCsArt  
  43. mkRiwY6zApE4Z6tPl1V33ymSVovvUzHnOdD1SKQdD5t+UV/crb3QVi8ED0t2B0u0ZSPfDT/D7kMC  
  44. QDpwdj9k2F5aokLHBHUNJPFDAp7a5QMaT64gv/d48ITJ68Co+v5WzLMpzJBYXK6PAtqIhxbuPEc2  
  45. I2k1Afmrwyw=  
  46.   
  47. 私钥加密——公钥解密  
  48. 加密前: sign  
  49.   
  50. 解密后: sign  
  51. 私钥签名——公钥验证签名  
  52. 签名:   
  53. ud1RsIwmSC1pN22I4IXteg1VD2FbiehKUfNxgVSHzvQNIK+d20FCkHCqh9djP3h94iWnIUY0ifU+  
  54. mbJkhAl/i5krExOE0hknOnPMcEP+lZV1RbJI2zG2YooSp2XDleqrQk5e/QF2Mx0Zxt8Xsg7ucVpn  
  55. i3wwbYWs9wSzIf0UjlM=  
  56.   
  57. 状态:   
  58. true  


 

  简要总结一下，使用公钥加密、私钥解密，完成了乙方到甲方的一次数据传递，通过私钥加密、公钥解密，同时通过私钥签名、公钥验证签名，完成了一次甲方到乙方的数据传递与验证，两次数据传递完成一整套的数据交互！

类似数字签名，数字信封是这样描述的：

数字信封
　　数字信封用加密技术来保证只有特定的收信人才能阅读信的内容。
流程：
   信息发送方采用对称密钥来加密信息，然后再用接收方的公钥来加密此对称密钥（这部分称为数字信封），再将它和信息一起发送给接收方；接收方先用相应的私钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥再解开信息



转：http://security.group.iteye.com/group/wiki/2280-non-symmetric-encryption-Digital-signature

这篇关于网络加密解密原理（三） RSA加密解密及数字签名Java实现的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/969019。

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