Android Rsa数据加解密的介绍与使用示例
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2024-03-06 09:01:19
rsa加密
rsa是目前最有影响力的公钥加密算法，rsa也是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。该算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那...
rsa加密
rsa是目前最有影响力的公钥加密算法，rsa也是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。该算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困 难，因此可以将乘积公开作为加密密钥，即公钥，而两个大素数组合成私钥。公钥是可发布的供任何人使用，私钥则为自己所有，供解密之用。
rsa算法原理
1.随机选择两个大质数p和q，p不等于q，计算n=pq；
2.选择一个大于1小于n的自然数e，e必须与(p-1)(q-1)互素。
3.用公式计算出d：d×e = 1 (mod (p-1)(q-1)) 。
4.销毁p和q。
最终得到的n和e就是“公钥”，d就是“私钥”，发送方使用n去加密数据，接收方只有使用d才能解开数据内容。
rsa的安全性依赖于大数分解，小于1024位的n已经被证明是不安全的，而且由于rsa算法进行的都是大数计算，使得rsa最快的情况也比des慢上倍，这是rsa最大的缺陷，因此通常只能用于加密少量数据或者加密密钥，但rsa仍然不失为一种高强度的算法。
rsa使用
首先生成秘钥对
/**
* 随机生成rsa密钥对
*
* @param keylength 密钥长度，范围：512～2048
* 一般1024
* @return
*/
public static keypair generatersakeypair(int keylength) {
try {
keypairgenerator kpg = keypairgenerator.getinstance(rsa);
kpg.initialize(keylength);
return kpg.genkeypair();
} catch (nosuchalgorithmexception e) {
e.printstacktrace();
return null;
}
}
具体加密实现：
公钥加密
/**
* 用公钥对字符串进行加密
*
* @param data 原文
*/
public static byte[] encryptbypublickey(byte[] data, byte[] publickey) throws exception {
// 得到公钥
x509encodedkeyspec keyspec = new x509encodedkeyspec(publickey);
keyfactory kf = keyfactory.getinstance(rsa);
publickey keypublic = kf.generatepublic(keyspec);
// 加密数据
cipher cp = cipher.getinstance(ecb_pkcs1_padding);
cp.init(cipher.encrypt_mode, keypublic);
return cp.dofinal(data);
}
私钥加密
/**
* 私钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param privatekey 密钥
* @return byte[] 加密数据
*/
public static byte[] encryptbyprivatekey(byte[] data, byte[] privatekey) throws exception {
// 得到私钥
pkcs8encodedkeyspec keyspec = new pkcs8encodedkeyspec(privatekey);
keyfactory kf = keyfactory.getinstance(rsa);
privatekey keyprivate = kf.generateprivate(keyspec);
// 数据加密
cipher cipher = cipher.getinstance(ecb_pkcs1_padding);
cipher.init(cipher.encrypt_mode, keyprivate);
return cipher.dofinal(data);
}
公钥解密
/**
* 公钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param publickey 密钥
* @return byte[] 解密数据
*/
public static byte[] decryptbypublickey(byte[] data, byte[] publickey) throws exception {
// 得到公钥
x509encodedkeyspec keyspec = new x509encodedkeyspec(publickey);
keyfactory kf = keyfactory.getinstance(rsa);
publickey keypublic = kf.generatepublic(keyspec);
// 数据解密
cipher cipher = cipher.getinstance(ecb_pkcs1_padding);
cipher.init(cipher.decrypt_mode, keypublic);
return cipher.dofinal(data);
}
私钥解密
/**
* 使用私钥进行解密
*/
public static byte[] decryptbyprivatekey(byte[] encrypted, byte[] privatekey) throws exception {
// 得到私钥
pkcs8encodedkeyspec keyspec = new pkcs8encodedkeyspec(privatekey);
keyfactory kf = keyfactory.getinstance(rsa);
privatekey keyprivate = kf.generateprivate(keyspec);
// 解密数据
cipher cp = cipher.getinstance(ecb_pkcs1_padding);
cp.init(cipher.decrypt_mode, keyprivate);
byte[] arr = cp.dofinal(encrypted);
return arr;
}
几个全局变量解说：
public static final string rsa = "rsa";// 非对称加密密钥算法 public static final string ecb_pkcs1_padding = "rsa/ecb/pkcs1padding";//加密填充方式 public static final int default_key_size = 2048;//秘钥默认长度 public static final byte[] default_split = "#part#".getbytes(); // 当要加密的内容超过buffersize，则采用partsplit进行分块加密 public static final int default_buffersize = (default_key_size / 8) - 11;// 当前秘钥支持加密的最大字节数
加密填充方式
之前以为上面这些操作就能实现rsa加解密，以为万事大吉了，呵呵，这事还没完，悲剧还是发生了，android这边加密过的数据，服务器端死活解密不了，原来android系统的rsa实现是"rsa/none/nopadding"，而标准jdk实现是"rsa/none/pkcs1padding" ，这造成了在android机上加密后无法在服务器上解密的原因，所以在实现的时候这个一定要注意。
实现分段加密
搞定了填充方式之后又自信的认为万事大吉了，可是意外还是发生了，rsa非对称加密内容长度有限制，1024位key的最多只能加密127位数据，否则就会报错(javax.crypto.illegalblocksizeexception: data must not be longer than 117 bytes) ， rsa 是常用的非对称加密算法。最近使用时却出现了“不正确的长度”的异常，研究发现是由于待加密的数据超长所致。rsa 算法规定：待加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（即：keysize / 8 - 11），而加密后得到密文的字节数，正好是密钥的长度值除以 8（即：keysize / 8）。
公钥分段加密
/**
* 用公钥对字符串进行分段加密
*
*/
public static byte[] encryptbypublickeyforspilt(byte[] data, byte[] publickey) throws exception {
int datalen = data.length;
if (datalen <= default_buffersize) {
return encryptbypublickey(data, publickey);
}
list<byte> allbytes = new arraylist<byte>(2048);
int bufindex = 0;
int subdataloop = 0;
byte[] buf = new byte[default_buffersize];
for (int i = 0; i < datalen; i++) {
buf[bufindex] = data[i];
if (++bufindex == default_buffersize || i == datalen - 1) {
subdataloop++;
if (subdataloop != 1) {
for (byte b : default_split) {
allbytes.add(b);
}
}
byte[] encryptbytes = encryptbypublickey(buf, publickey);
for (byte b : encryptbytes) {
allbytes.add(b);
}
bufindex = 0;
if (i == datalen - 1) {
buf = null;
} else {
buf = new byte[math.min(default_buffersize, datalen - i - 1)];
}
}
}
byte[] bytes = new byte[allbytes.size()];
{
int i = 0;
for (byte b : allbytes) {
bytes[i++] = b.bytevalue();
}
}
return bytes;
}
私钥分段加密
/**
* 分段加密
*
* @param data 要加密的原始数据
* @param privatekey 秘钥
*/
public static byte[] encryptbyprivatekeyforspilt(byte[] data, byte[] privatekey) throws exception {
int datalen = data.length;
if (datalen <= default_buffersize) {
return encryptbyprivatekey(data, privatekey);
}
list<byte> allbytes = new arraylist<byte>(2048);
int bufindex = 0;
int subdataloop = 0;
byte[] buf = new byte[default_buffersize];
for (int i = 0; i < datalen; i++) {
buf[bufindex] = data[i];
if (++bufindex == default_buffersize || i == datalen - 1) {
subdataloop++;
if (subdataloop != 1) {
for (byte b : default_split) {
allbytes.add(b);
}
}
byte[] encryptbytes = encryptbyprivatekey(buf, privatekey);
for (byte b : encryptbytes) {
allbytes.add(b);
}
bufindex = 0;
if (i == datalen - 1) {
buf = null;
} else {
buf = new byte[math.min(default_buffersize, datalen - i - 1)];
}
}
}
byte[] bytes = new byte[allbytes.size()];
{
int i = 0;
for (byte b : allbytes) {
bytes[i++] = b.bytevalue();
}
}
return bytes;
}
公钥分段解密
/**
* 公钥分段解密
*
* @param encrypted 待解密数据
* @param publickey 密钥
*/
public static byte[] decryptbypublickeyforspilt(byte[] encrypted, byte[] publickey) throws exception {
int splitlen = default_split.length;
if (splitlen <= 0) {
return decryptbypublickey(encrypted, publickey);
}
int datalen = encrypted.length;
list<byte> allbytes = new arraylist<byte>(1024);
int lateststartindex = 0;
for (int i = 0; i < datalen; i++) {
byte bt = encrypted[i];
boolean ismatchsplit = false;
if (i == datalen - 1) {
// 到data的最后了
byte[] part = new byte[datalen - lateststartindex];
system.arraycopy(encrypted, lateststartindex, part, 0, part.length);
byte[] decryptpart = decryptbypublickey(part, publickey);
for (byte b : decryptpart) {
allbytes.add(b);
}
lateststartindex = i + splitlen;
i = lateststartindex - 1;
} else if (bt == default_split[0]) {
// 这个是以split[0]开头
if (splitlen > 1) {
if (i + splitlen < datalen) {
// 没有超出data的范围
for (int j = 1; j < splitlen; j++) {
if (default_split[j] != encrypted[i + j]) {
break;
}
if (j == splitlen - 1) {
// 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
ismatchsplit = true;
}
}
}
} else {
// split只有一位，则已经匹配了
ismatchsplit = true;
}
}
if (ismatchsplit) {
byte[] part = new byte[i - lateststartindex];
system.arraycopy(encrypted, lateststartindex, part, 0, part.length);
byte[] decryptpart = decryptbypublickey(part, publickey);
for (byte b : decryptpart) {
allbytes.add(b);
}
lateststartindex = i + splitlen;
i = lateststartindex - 1;
}
}
byte[] bytes = new byte[allbytes.size()];
{
int i = 0;
for (byte b : allbytes) {
bytes[i++] = b.bytevalue();
}
}
return bytes;
}
私钥分段解密
/**
* 使用私钥分段解密
*
*/
public static byte[] decryptbyprivatekeyforspilt(byte[] encrypted, byte[] privatekey) throws exception {
int splitlen = default_split.length;
if (splitlen <= 0) {
return decryptbyprivatekey(encrypted, privatekey);
}
int datalen = encrypted.length;
list<byte> allbytes = new arraylist<byte>(1024);
int lateststartindex = 0;
for (int i = 0; i < datalen; i++) {
byte bt = encrypted[i];
boolean ismatchsplit = false;
if (i == datalen - 1) {
// 到data的最后了
byte[] part = new byte[datalen - lateststartindex];
system.arraycopy(encrypted, lateststartindex, part, 0, part.length);
byte[] decryptpart = decryptbyprivatekey(part, privatekey);
for (byte b : decryptpart) {
allbytes.add(b);
}
lateststartindex = i + splitlen;
i = lateststartindex - 1;
} else if (bt == default_split[0]) {
// 这个是以split[0]开头
if (splitlen > 1) {
if (i + splitlen < datalen) {
// 没有超出data的范围
for (int j = 1; j < splitlen; j++) {
if (default_split[j] != encrypted[i + j]) {
break;
}
if (j == splitlen - 1) {
// 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
ismatchsplit = true;
}
}
}
} else {
// split只有一位，则已经匹配了
ismatchsplit = true;
}
}
if (ismatchsplit) {
byte[] part = new byte[i - lateststartindex];
system.arraycopy(encrypted, lateststartindex, part, 0, part.length);
byte[] decryptpart = decryptbyprivatekey(part, privatekey);
for (byte b : decryptpart) {
allbytes.add(b);
}
lateststartindex = i + splitlen;
i = lateststartindex - 1;
}
}
byte[] bytes = new byte[allbytes.size()];
{
int i = 0;
for (byte b : allbytes) {
bytes[i++] = b.bytevalue();
}
}
return bytes;
}
这样总算把遇见的问题解决了，项目中使用的方案是客户端公钥加密，服务器私钥解密，服务器开发人员说是出于效率考虑，所以还是自己写了个程序测试一下真正的效率
第一步：准备100条对象数据
list<person> personlist=new arraylist<>();
int testmaxcount=100;//测试的最大数据条数
//添加测试数据
for(int i=0;i<testmaxcount;i++){
person person =new person();
person.setage(i);
person.setname(string.valueof(i));
personlist.add(person);
}
//fastjson生成json数据
string jsondata=jsonutils.objecttojsonforfastjson(personlist);
log.e("mainactivity","加密前json数据 ---->"+jsondata);
log.e("mainactivity","加密前json数据长度 ---->"+jsondata.length());
第二步生成秘钥对
keypair keypair=rsautils.generatersakeypair(rsautils.default_key_size);
// 公钥
rsapublickey publickey = (rsapublickey) keypair.getpublic();
// 私钥
rsaprivatekey privatekey = (rsaprivatekey) keypair.getprivate();
接下来分别使用公钥加密 私钥解密 私钥加密 公钥解密
//公钥加密
long start=system.currenttimemillis();
byte[] encryptbytes= rsautils.encryptbypublickeyforspilt(jsondata.getbytes(),publickey.getencoded());
long end=system.currenttimemillis();
log.e("mainactivity","公钥加密耗时 cost time---->"+(end-start));
string encrystr=base64encoder.encode(encryptbytes);
log.e("mainactivity","加密后json数据 --1-->"+encrystr);
log.e("mainactivity","加密后json数据长度 --1-->"+encrystr.length());
//私钥解密
start=system.currenttimemillis();
byte[] decryptbytes= rsautils.decryptbyprivatekeyforspilt(base64decoder.decodetobytes(encrystr),privatekey.getencoded());
string decrystr=new string(decryptbytes);
end=system.currenttimemillis();
log.e("mainactivity","私钥解密耗时 cost time---->"+(end-start));
log.e("mainactivity","解密后json数据 --1-->"+decrystr);
//私钥加密
start=system.currenttimemillis();
encryptbytes= rsautils.encryptbyprivatekeyforspilt(jsondata.getbytes(),privatekey.getencoded());
end=system.currenttimemillis();
log.e("mainactivity","私钥加密密耗时 cost time---->"+(end-start));
encrystr=base64encoder.encode(encryptbytes);
log.e("mainactivity","加密后json数据 --2-->"+encrystr);
log.e("mainactivity","加密后json数据长度 --2-->"+encrystr.length());
//公钥解密
start=system.currenttimemillis();
decryptbytes= rsautils.decryptbypublickeyforspilt(base64decoder.decodetobytes(encrystr),publickey.getencoded());
decrystr=new string(decryptbytes);
end=system.currenttimemillis();
log.e("mainactivity","公钥解密耗时 cost time---->"+(end-start));
log.e("mainactivity","解密后json数据 --2-->"+decrystr);
运行结果：
对比发现：私钥的加解密都很耗时，所以可以根据不同的需求采用不能方案来进行加解密。个人觉得服务器要求解密效率高，客户端私钥加密，服务器公钥解密比较好一点
加密后数据大小的变化：数据量差不多是加密前的1.5倍
总结
以上就是关于android rsa数据加解密的全部内容，希望这篇文章的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。
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