| 常用的几种非对称加密算法 | 您所在的位置：网站首页 › 常用的非对称密钥加密算法是 › 常用的几种非对称加密算法 |
常用的几种非对称加密算法
|
文章目录`1、RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)``2、DSA 签名`
相对对称加密而言，无需拥有同一组密钥，非对称加密是一种“信息公开的密钥交换协议”。非对称加密需要公开密钥和私有密钥两组密钥，公开密钥和私有密钥是配对起来的，也就是说使用公开密钥进行数据加密，只有对应的私有密钥才能解密。这两个密钥是数学相关，用某用户密钥加密后的密文，只能使用该用户的加密密钥才能解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。因此如果公开了一对密钥中的一个，并不会危害到另外一个密钥性质。这里把公开的密钥为公钥，不公开的密钥为私钥。算法代表：RSA，DSA。
RSA 能同时用于加密和数字签名，而DSA只能用于签名，本文重点讲解RSA。 1、RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)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。 RSA 加密工具类： package com.blog.www.util.coder.asymmetrical; import com.blog.www.util.coder.base.BaseCoderUtils; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import javax.crypto.BadPaddingException; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.IllegalBlockSizeException; import javax.crypto.NoSuchPaddingException; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.UnsupportedEncodingException; import java.nio.charset.StandardCharsets; import java.security.*; import java.security.cert.CertificateException; import java.security.interfaces.RSAPrivateKey; import java.security.interfaces.RSAPublicKey; import java.security.spec.InvalidKeySpecException; import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; /** * RSA非对称加密解密工具类 * ** 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，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。 * * 参考： * * * Java加密技术（四）——非对称加密算法RSA * RSA加密解密及数字签名Java实现 * * * 前端demo * */ @Slf4j public class RSACoder { /** * 填充方式。这里有【RSA/ECB/PKCS1Padding】填充（默认）和【RSA/ECB/NoPadding】填充两种可选。 * * 注意：使用填充时，公钥每次加密的字符串都会不一样，这样更安全；不使用则每次都一样。因为java默认是填充的，而安卓默认不填充， * 所以安卓默认加密的密文，java默认不能解密！！必须手动指定他们用一致的填充方式，才能正确加密解密。 */ private static final String CIPHER_MODE = "RSA/ECB/PKCS1Padding"; /** * 算法类型 */ private static final String ALGORITHM = "RSA"; /** * RSA密钥长度必须是64的倍数，在512~65536之间。默认是1024 */ private static final int KEY_SIZE = 1024; /** * 由公钥字节数组用Base64编码成的字符串，方便传播、储存 */ private static final String PUB_KEY_BASE64 = "MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCxKRX+P64kA0qrd3JYYZIZ5jam63DsAlx5PKlfC0hOAhJ3wfD2Bjl3CHKNMtEKwcnZlunvikOt7/7uKdVdxDYzwpU2ivwNXDA5kMPsx8prjwS7FsdCMWnOTGWBTCYeReFHWVmSj4KxYaOO7csPWBR0AhQX9qiPSWDEKcnH5YNiiQIDAQAB"; /** * 由私钥字节数组用Base64编码成的字符串，方便传播、储存 */ private static final String PRI_KEY_BASE64 = "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"; /** * 公钥对象 */ static PublicKey PUB_KEY; /** * 私钥对象 */ static PrivateKey PRI_KEY; // 初始化 // ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ // 静态代码块，初始化密钥对象，供后面使用 static { try { PUB_KEY = restorePubKey(); PRI_KEY = restorePriKey(); } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeySpecException e) { log.error("初始化出错", e); } } /** * 从 .p12 文件中读取私钥。 * * 创建人： leigq * 创建时间： 2017年10月28日 下午4:21:56 * * @param pfxKeyFileName .p12文件路径 * @param aliasName 私钥别名 * @param pfxPassword 私钥密码 * @return 私钥对象 */ public static PrivateKey readP12Key(String pfxKeyFileName, String aliasName, String pfxPassword) throws KeyStoreException, NoSuchAlgorithmException, CertificateException, IOException, UnrecoverableKeyException { InputStream fis = new FileInputStream(pfxKeyFileName); KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("PKCS12"); keyStore.load(fis, pfxPassword.toCharArray()); return (PrivateKey) keyStore.getKey(aliasName, pfxPassword.toCharArray()); } // 加密、解密 // ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ /** * 通用加密操作 * * 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:37:32 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @param key 公钥或密钥对象 * @param data 明文字符串 * @return 密文字节数组用Base64算法编码成的字符串，方便传输、储存 */ public static String encrypt(Key key, String data) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_MODE); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); byte[] bytes = cipher.doFinal(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return BaseCoderUtils.encryptBase64(bytes); } /** * 通用解密操作 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:43:34 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @param key 公钥或密钥对象 * @param data 密文字符串（由密文字节数组用Base64算法编码成的字符串） * @return 明文字符串 */ public static String decrypt(Key key, String data) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, UnsupportedEncodingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_MODE); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); byte[] bytes = cipher.doFinal(BaseCoderUtils.decryptBase64(data)); return new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8); } /** * 用公钥加密 * * 创建人： leigq * 创建时间： 2017年10月24日 下午2:00:49 * * @param decoded 明文字符串 * @return 密文字节数组用Base64算法编码成的字符串，方便传输、储存 */ public static String encryptByPubKey(String decoded) throws InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { return encrypt(PUB_KEY, decoded); } /** * 用私钥解密 * * 创建人： leigq * 创建时间： 2017年10月24日 下午1:57:42 * * @param encoded 密文字符串（由密文字节数组用Base64算法编码成的字符串） * @return 明文字符串 */ public static String decryptByPriKey(String encoded) throws NoSuchPaddingException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, IllegalBlockSizeException, UnsupportedEncodingException, InvalidKeyException { return decrypt(PRI_KEY, encoded); } /** * 用私钥加密 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:37:32 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @param decoded 明文字符串 * @return 密文字节数组用Base64算法编码成的字符串，方便传输、储存 */ public static String encryptByPriKey(String decoded) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { return encrypt(PRI_KEY, decoded); } /** * 用公钥解密 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:43:34 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @param encoded 密文字符串（由密文字节数组用Base64算法编码成的字符串） * @return 明文字符串 */ public static String decryptByPubKey(String encoded) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, UnsupportedEncodingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException { return decrypt(PUB_KEY, encoded); } /** * 还原公钥，X509EncodedKeySpec 用于构建公钥的规范 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:16:50 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @return 公钥对象 */ private static PublicKey restorePubKey() throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException { X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(BaseCoderUtils.decryptBase64(RSACoder.PUB_KEY_BASE64)); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); return factory.generatePublic(x509EncodedKeySpec); } /** * 还原私钥，PKCS8EncodedKeySpec 用于构建私钥的规范 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午5:19:09 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * * * @return 私钥对象 */ private static PrivateKey restorePriKey() throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException { PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(BaseCoderUtils.decryptBase64(RSACoder.PRI_KEY_BASE64)); KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); return factory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec); } // 更换密钥对 // ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ /** * 生成密钥对。注意这里是生成密钥对KeyPair，再由密钥对获取公私钥 ** 创建人：leigq * 创建时间：2018年8月18日 下午7:35:21 * * 修改人： * 修改时间： * 修改备注： * */ public static void generateKeyPair() { try { KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM); keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); /* 公钥、私钥用 encryptBase64 还是 encryptBase64Sun 加密都可以，后者的 Base64 是多行的，比较适合保存到文件的方式储存 */ RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); log.info("新公钥：{}", BaseCoderUtils.encryptBase64(publicKey.getEncoded())); RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); log.info("新私钥：{}", BaseCoderUtils.encryptBase64(privateKey.getEncoded())); } catch (NoSuchAlgorithmException e) { log.error("生成密钥对异常：", e); } } }测试加密： /** * RSA 测试 */ @Slf4j class RSATest { public static void main(String[] args) throws IllegalBlockSizeException, NoSuchPaddingException, BadPaddingException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, UnsupportedEncodingException { // 生成密钥对。注意这里是生成密钥对KeyPair，再由密钥对获取公私钥 RSACoder.generateKeyPair(); log.warn("公钥加密 >> 私钥解密"); String originalStr = "helloWorld"; log.warn("原文：{}", originalStr); /* 公钥加密 >> 私钥解密 */ // 公钥加密 String encryptByPubKey = RSACoder.encryptByPubKey(originalStr); log.warn("公钥加密后：" + encryptByPubKey); // 私钥解密 String decryptByPriKey = RSACoder.decryptByPriKey(encryptByPubKey); log.warn("私钥解密后：" + decryptByPriKey); /* 私钥加密 >> 公钥解密 */ // 私钥加密 String encryptByPriKey = RSACoder.encryptByPriKey(originalStr); log.warn("私钥加密后：" + encryptByPriKey); // 公钥解密 String decryptByPubKey = RSACoder.decryptByPubKey(encryptByPriKey); log.warn("公钥解密后：" + decryptByPubKey); } }RSA加密、解密测试结果： RSA 签名工具类： package com.blog.www.util.coder.asymmetrical; import com.blog.www.util.coder.base.BaseCoderUtils; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.apache.commons.codec.DecoderException; import org.apache.commons.codec.binary.Hex; import java.nio.charset.StandardCharsets; import java.security.InvalidKeyException; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.Signature; import java.security.SignatureException; /** * RSA签名验签类 */ @Slf4j public class RSASignature extends RSACoder { /** * 用哪个算法来签名 */ private static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "SHA1WithRSA"; /* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ 生成签名 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */ /** * 用私钥生成 Base64数字签名 * * * @param encoded 加密字符串 * @return 签名，已用Base64编码 */ public static String signToBase64(String encoded) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException { Signature sign = getSign(encoded.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return BaseCoderUtils.encryptBase64(sign.sign()); } /** * 用私钥生成16进制数字签名 * * * @param encoded 加密字符串 * @return 签名，已用转16进制字符串 */ public static String signToHex(String encoded) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException { Signature sign = getSign(encoded.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return Hex.encodeHexString(sign.sign()); } /* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ 生成签名 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */ /* ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ 验证签名 ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ */ /** * 用公钥校验 Base64数字签名 * * * @param encoded 加密数据 * @param signed 签名，已用Base64编码 * @return 校验成功返回true 失败返回false */ public static boolean verifyFromBase64(String encoded, String signed) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException { Signature verify = getVerify(encoded.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return verify.verify(BaseCoderUtils.decryptBase64(signed)); } /** * 用公钥校验 16进制数字签名 * * * @param data 加密数据 * @param signed 签名，是由字节数组转换成的16进制字符串 */ public static boolean verifyFromHex(String data, String signed) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException, DecoderException { Signature verify = getVerify(data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); return verify.verify(Hex.decodeHex(signed)); } /* ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ 验证签名 ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ */ /** * 用私钥生成数字签名对象 * * * @param encoded 加密字符串转换的字节数组 * @return Signature，方便进一步转换为其他数据 */ private static Signature getSign(byte[] encoded) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException { Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM); signature.initSign(PRI_KEY); signature.update(encoded); return signature; } /** * 用公钥生成校验数字签名对象 * * * @param data 加密字符串转换的字节数组 * @return */ private static Signature getVerify(byte[] data) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException { Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM); signature.initVerify(PUB_KEY); signature.update(data); return signature; } }测试签名： /** * RSA 签名测试 */ @Slf4j class RSASignTest { public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException, DecoderException { // 上面公钥加密产生的密文 String ciphertext = "S1E4OieVAlGyrOB7CzKugseg/R9TGSdDhRSna64tTpxJubpndp2AwCrJ3myIoWEqXNBPKlPVo21vd+KQgzhQcX5WxoNXD5sLarmbZ5eFsBNQOuTzwIhSql+zaUKV6qq+RTSYNR4c/fqllh5Mviq73dB42bWbUY7nHlim+jGojPY="; log.warn("私钥签名——公钥验证签名"); // 产生签名 16 进制签名 String signToBase64 = RSASignature.signToBase64(ciphertext); log.warn("签名：[{}]", signToBase64); // 验证签名 boolean verifyFromBase64 = RSASignature.verifyFromBase64(ciphertext, signToBase64); log.warn("验证签名：[{}]", verifyFromBase64); // 产生签名 16 进制签名 String signToHex = RSASignature.signToHex(ciphertext); log.warn("签名：[{}]", signToHex); // 验证签名 boolean verifyFromHex = RSASignature.verifyFromHex(ciphertext, signToHex); log.warn("验证签名：[{}]", verifyFromHex); } }测试结果： DSA-Digital Signature Algorithm 是Schnorr和ElGamal签名算法的变种，被美国NIST作为DSS(DigitalSignature Standard)。简单的说，这是一种更高级的验证方式，用作数字签名。不单单只有公钥、私钥，还有数字签名。私钥加密生成数字签名，公钥验证数据及签名。如果数据和签名不匹配则认为验证失败！数字签名的作用就是校验数据在传输过程中不被修改。数字签名，是单向加密的升级 具体使用看：https://blog.csdn.net/jianggujin/article/details/53440060 |
【本文地址】