java加解密RSA使用方法代码示例
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2024-04-02 10:17:52
最近为了分析一段请求流，不得不去研究一下rsa加密。
首先，强调一点：密钥的“钥”读“yue”，不是“yao”，额。。。
网上关于rsa的原理一抓一大把的，这里...
最近为了分析一段请求流，不得不去研究一下rsa加密。
首先，强调一点：密钥的“钥”读“yue”，不是“yao”，额。。。
网上关于rsa的原理一抓一大把的，这里只是简单说说我的理解：
1. 两个足够大的互质数p, q；
2. 用于模运算的模 n=p*q；
3. 公钥ku（e, n）中的e满足 1<e< (p-1)(q-1)，且与(p-1)(q-1)互质；
4. 密钥kr（d, n）中的d满足 d*e % (p-1)(q-1）= 1，%是取余运算。
因为公钥是公开的，所以我知道了e和n，那么根据2,3,4式子的关系，我们只要从n的值推出p, q的值则可计算出d的值，也就能找到密钥。
然而，关键就在这里， n=p*q，如果两个互质数p和q足够大，那么根据目前的计算机技术和其他工具，至今也没能从n分解出p和q，这是数学上的一个难题，也正是这个难题成为了rsa加密至今被广泛使用的原因。换句话说，只要密钥长度n足够大（一般1024足矣），基本上不可能从公钥信息推出私钥信息。
好了，这里作为研究的随笔，记录一下java如何使用，以下主要有三种方法，基本大同小异，只是获取公钥私钥的途径不一样就是了：
方法一：
利用keypairgenerator直接生成公钥和密钥，一般私钥保留给服务端，公钥交给客户端。
public class rsacryptography {
public static string data="hello world";
public static void main(string[] args) throws exception {
// todo auto-generated method stub
keypair keypair=genkeypair(1024);
//获取公钥，并以base64格式打印出来
publickey publickey=keypair.getpublic();
system.out.println("公钥："+new string(base64.getencoder().encode(publickey.getencoded())));
//获取私钥，并以base64格式打印出来
privatekey privatekey=keypair.getprivate();
system.out.println("私钥："+new string(base64.getencoder().encode(privatekey.getencoded())));
//公钥加密
byte[] encryptedbytes=encrypt(data.getbytes(), publickey);
system.out.println("加密后："+new string(encryptedbytes));
//私钥解密
byte[] decryptedbytes=decrypt(encryptedbytes, privatekey);
system.out.println("解密后："+new string(decryptedbytes));
}
//生成密钥对
public static keypair genkeypair(int keylength) throws exception{
keypairgenerator keypairgenerator=keypairgenerator.getinstance("rsa");
keypairgenerator.initialize(1024);
return keypairgenerator.generatekeypair();
}
//公钥加密
public static byte[] encrypt(byte[] content, publickey publickey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");//java默认"rsa"="rsa/ecb/pkcs1padding"
cipher.init(cipher.encrypt_mode, publickey);
return cipher.dofinal(content);
}
//私钥解密
public static byte[] decrypt(byte[] content, privatekey privatekey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");
cipher.init(cipher.decrypt_mode, privatekey);
return cipher.dofinal(content);
}
}
运行结果：
公钥：migfma0gcsqgsib3dqebaquaa4gnadcbiqkbgqcsl6v7xnkvr9+notekzm1fjhdl7odqa66hrg5d/wgq1xif22mex7pnnc8prbrscjqzjbzq3znvmv5xqrvscgbqampfmixetu6lifqhogpth9ghzsemanqp0ssd1tkhcpl2njk/hzabwybzpbjlidgfcmotehnfudlimgcusmv0awidaqab 私钥：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 加密后：v?,y9?檂o庬鉤h﹎m_?$惇櫤?p崃?4蹥bhhn?25/?6t駩樁w草遏鬼碙&柀&*軄q晛1鱋a祉@眽`剪啃`噾?>x/运婣?hi砛奊瑘i?$b捞 ?毟"st 解密后：hello world
方法二：
实际上，方法一只是用来生成密钥就ok了，生成的密钥需要保存到本地文件中，所以一般不会在客户端调用keypairgenerator进行密钥的生成操作。
这里，我们可以将方法一得到的密钥保存到文件，下次我们直接读取就可以了。我假设以string的形式保存在文件内，那么接下来直接使用读取到的string生成密钥即可。
当然，你也可以使用openssl来生成也可以，不过我觉得麻烦就不弄了。
public class rsacryptography {
public static string data="hello world";
public static string publickeystring="migfma0gcsqgsib3dqebaquaa4gnadcbiqkbgqcislp98m/56hexx/9fdm8iuieqozy6kn2jmcbzs5/bhj+u4pzichjfggylwnd8nwn4byr2kxxyo8qgvc8rprzckn0oslqlgzgmnvosldw80uxq90zsvhdtohusfhw8bv//b4evunjbb8g9tpvxr6p5ej6fmor/ky2dvfqcqm4+5qidaqab";
public static string privatekeystring="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";
public static void main(string[] args) throws exception {
// todo auto-generated method stub
//获取公钥
publickey publickey=getpublickey(publickeystring);
//获取私钥
privatekey privatekey=getprivatekey(privatekeystring);
//公钥加密
byte[] encryptedbytes=encrypt(data.getbytes(), publickey);
system.out.println("加密后："+new string(encryptedbytes));
//私钥解密
byte[] decryptedbytes=decrypt(encryptedbytes, privatekey);
system.out.println("解密后："+new string(decryptedbytes));
}
//将base64编码后的公钥字符串转成publickey实例
public static publickey getpublickey(string publickey) throws exception{
byte[ ] keybytes=base64.getdecoder().decode(publickey.getbytes());
x509encodedkeyspec keyspec=new x509encodedkeyspec(keybytes);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generatepublic(keyspec);
}
//将base64编码后的私钥字符串转成privatekey实例
public static privatekey getprivatekey(string privatekey) throws exception{
byte[ ] keybytes=base64.getdecoder().decode(privatekey.getbytes());
pkcs8encodedkeyspec keyspec=new pkcs8encodedkeyspec(keybytes);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generateprivate(keyspec);
}
//公钥加密
public static byte[] encrypt(byte[] content, publickey publickey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");//java默认"rsa"="rsa/ecb/pkcs1padding"
cipher.init(cipher.encrypt_mode, publickey);
return cipher.dofinal(content);
}
//私钥解密
public static byte[] decrypt(byte[] content, privatekey privatekey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");
cipher.init(cipher.decrypt_mode, privatekey);
return cipher.dofinal(content);
}
}
运行结果
加密后：.a羫閍q瘿u鉵やas祏@q??>?:sq3?a_l'遥`t?6蔍nk%ic尊[鹰#枋リ礼?1i獙 l躕锇仩?"糍>ij弻脶諾晦5udq積嬨璼ey冖u'輵\l〥% 解密后：hello world
方法三：
除了保存密钥字符串之外，其他的做法一般是只保存 模n（modulus），公钥和私钥的e和d（exponent）。
其中，n, e, d可以这样获取到，获取到后可以保存到本地文件中。
//获取公钥 rsapublickey publickey=(rsapublickey) getpublickey(publickeystring); biginteger modulus1=publickey.getmodulus(); biginteger exponent1=publickey.getpublicexponent(); //获取私钥 rsaprivatekey privatekey=(rsaprivatekey) getprivatekey(privatekeystring); biginteger modulus2=privatekey.getmodulus(); biginteger exponent2=privatekey..getprivateexponent();
这里，假设我已经从文件中读取到了modulus和exponent：
public class rsacryptography {
public static string data="hello world";
public static string modulusstring="95701876885335270857822974167577168764621211406341574477817778908798408856077334510496515211568839843884498881589280440763139683446418982307428928523091367233376499779842840789220784202847513854967218444344438545354682865713417516385450114501727182277555013890267914809715178404671863643421619292274848317157";
public static string publicexponentstring="65537";
public static string privateexponentstring="15118200884902819158506511612629910252530988627643229329521452996670429328272100404155979400725883072214721713247384231857130859555987849975263007110480563992945828011871526769689381461965107692102011772019212674436519765580328720044447875477151172925640047963361834004267745612848169871802590337012858580097";
public static void main(string[] args) throws exception {
// todo auto-generated method stub
//由n和e获取公钥
publickey publickey=getpublickey(modulusstring, publicexponentstring);
//由n和d获取私钥
privatekey privatekey=getprivatekey(modulusstring, privateexponentstring);
//公钥加密
byte[] encryptedbytes=encrypt(data.getbytes(), publickey);
system.out.println("加密后："+new string(encryptedbytes));
//私钥解密
byte[] decryptedbytes=decrypt(encryptedbytes, privatekey);
system.out.println("解密后："+new string(decryptedbytes));
}
//将base64编码后的公钥字符串转成publickey实例
public static publickey getpublickey(string modulusstr, string exponentstr) throws exception{
biginteger modulus=new biginteger(modulusstr);
biginteger exponent=new biginteger(exponentstr);
rsapublickeyspec publickeyspec=new rsapublickeyspec(modulus, exponent);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generatepublic(publickeyspec);
}
//将base64编码后的私钥字符串转成privatekey实例
public static privatekey getprivatekey(string modulusstr, string exponentstr) throws exception{
biginteger modulus=new biginteger(modulusstr);
biginteger exponent=new biginteger(exponentstr);
rsaprivatekeyspec privatekeyspec=new rsaprivatekeyspec(modulus, exponent);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generateprivate(privatekeyspec);
}
//公钥加密
public static byte[] encrypt(byte[] content, publickey publickey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");//java默认"rsa"="rsa/ecb/pkcs1padding"
cipher.init(cipher.encrypt_mode, publickey);
return cipher.dofinal(content);
}
//私钥解密
public static byte[] decrypt(byte[] content, privatekey privatekey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");
cipher.init(cipher.decrypt_mode, privatekey);
return cipher.dofinal(content);
}
}
运行结果：
加密后：g[>x锽.+?"s謉q琾b?,\??戮陇⒑e*y浌x蜤??眲z秔豨wm麞衹靫〩2孲*?x?9赉埤腴暎?~_邊槻u☉疀群廥5z钛? 媷bdh}>i１运癑障a杽 解密后：hello world
这里三种方式总结起来也就是
1,.keypairgenerator获取key；
2. string获取key；
3. modulus和exponent获取key。
--------------------后来，我发现，数据太长抛异常了，好吧---------------------------
然而，当加密的数据太长的时候则需要分组加密，不然数据过长会抛异常，如“encryt data is too much”，或者“data length is longer than 127”等。
上面三个方法使用的key的n值（modulus）是1024bit的，也就是128byte，根据rsa加密规则，加密1 byte字节的数据，需要12 byte，即其他11byte可能用于记录其他信息什么的，这里我就不清楚了，而1024bit长度的key则最多可以加密128-11=117byte的数据，所以，对于超过117byte的数据，我们需要以117byte为一组进行数据分割。
public class rsacryptography {
public static string data="hello world";
public static string modulusstring="95701876885335270857822974167577168764621211406341574477817778908798408856077334510496515211568839843884498881589280440763139683446418982307428928523091367233376499779842840789220784202847513854967218444344438545354682865713417516385450114501727182277555013890267914809715178404671863643421619292274848317157";
public static string publicexponentstring="65537";
public static string privateexponentstring="15118200884902819158506511612629910252530988627643229329521452996670429328272100404155979400725883072214721713247384231857130859555987849975263007110480563992945828011871526769689381461965107692102011772019212674436519765580328720044447875477151172925640047963361834004267745612848169871802590337012858580097";
public static void main(string[] args) throws exception {
// todo auto-generated method stub
//由n和e获取公钥
publickey publickey=getpublickey(modulusstring, publicexponentstring);
//由n和d获取私钥
privatekey privatekey=getprivatekey(modulusstring, privateexponentstring);
//公钥加密
string encrypted=encrypt(data, publickey);
system.out.println("加密后："+encrypted);
//私钥解密
string decrypted=decrypt(encrypted, privatekey);
system.out.println("解密后："+new string(decrypted));
}
//将base64编码后的公钥字符串转成publickey实例
public static publickey getpublickey(string modulusstr, string exponentstr) throws exception{
biginteger modulus=new biginteger(modulusstr);
biginteger exponent=new biginteger(exponentstr);
rsapublickeyspec publickeyspec=new rsapublickeyspec(modulus, exponent);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generatepublic(publickeyspec);
}
//将base64编码后的私钥字符串转成privatekey实例
public static privatekey getprivatekey(string modulusstr, string exponentstr) throws exception{
biginteger modulus=new biginteger(modulusstr);
biginteger exponent=new biginteger(exponentstr);
rsaprivatekeyspec privatekeyspec=new rsaprivatekeyspec(modulus, exponent);
keyfactory keyfactory=keyfactory.getinstance("rsa");
return keyfactory.generateprivate(privatekeyspec);
}
//公钥加密，并转换成十六进制字符串打印出来
public static string encrypt(string content, publickey publickey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");//java默认"rsa"="rsa/ecb/pkcs1padding"
cipher.init(cipher.encrypt_mode, publickey);
int splitlength=((rsapublickey)publickey).getmodulus().bitlength()/8-11;
byte[][] arrays=splitbytes(content.getbytes(), splitlength);
stringbuffer sb=new stringbuffer();
for(byte[] array : arrays){
sb.append(bytestohexstring(cipher.dofinal(array)));
}
return sb.tostring();
}
//私钥解密，并转换成十六进制字符串打印出来
public static string decrypt(string content, privatekey privatekey) throws exception{
cipher cipher=cipher.getinstance("rsa");
cipher.init(cipher.decrypt_mode, privatekey);
int splitlength=((rsaprivatekey)privatekey).getmodulus().bitlength()/8;
byte[] contentbytes=hexstring2bytes(content);
byte[][] arrays=splitbytes(contentbytes, splitlength);
stringbuffer sb=new stringbuffer();
for(byte[] array : arrays){
sb.append(new string(cipher.dofinal(array)));
}
return sb.tostring();
}
//拆分byte数组
public static byte[][] splitbytes(byte[] bytes, int splitlength){
int x; //商，数据拆分的组数，余数不为0时+1
int y; //余数
y=bytes.length%splitlength;
if(y!=0){
x=bytes.length/splitlength+1;
}else{
x=bytes.length/splitlength;
}
byte[][] arrays=new byte[x][];
byte[] array;
for(int i=0; i<x; i++){
if(i==x-1 && bytes.length%splitlength!=0){
array=new byte[bytes.length%splitlength];
system.arraycopy(bytes, i*splitlength, array, 0, bytes.length%splitlength);
}else{
array=new byte[splitlength];
system.arraycopy(bytes, i*splitlength, array, 0, splitlength);
}
arrays[i]=array;
}
return arrays;
}
//byte数组转十六进制字符串
public static string bytestohexstring(byte[] bytes) {
stringbuffer sb = new stringbuffer(bytes.length);
string stemp;
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
stemp = integer.tohexstring(0xff & bytes[i]);
if (stemp.length() < 2)
sb.append(0);
sb.append(stemp.touppercase());
}
return sb.tostring();
}
//十六进制字符串转byte数组
public static byte[] hexstring2bytes(string hex) {
int len = (hex.length() / 2);
hex=hex.touppercase();
byte[] result = new byte[len];
char[] achar = hex.tochararray();
for (int i = 0; i < len; i++) {
int pos = i * 2;
result[i] = (byte) (tobyte(achar[pos]) << 4 | tobyte(achar[pos + 1]));
}
return result;
}
private static byte tobyte(char c) {
byte b = (byte) "0123456789abcdef".indexof(c);
return b;
}
}
运行结果
加密后：0681cea1051892e038ceb83edcd5d549b61f31787fef92123e0961f2e8faf2590bad88a2341c9684e6b3791d03d95bdfff852efd79b6748364a8a2369828a6e5752fe3910ea162970baed78abde37f2db2523cb3b47a46a9b2bc2c2c828d6024913b9b52e43837bcd0a6df74be14eb593eb732351961ea33732ce5347281eeae 解密后：hello world
最后，有一点必须强调，因为中间磨了我不少时间。
中间加密后，如果要打印出来，必须以十六进制或者bcd码的形式打印，不能new string（byte[]）后，再从这个string里getbytes（），也不要用base64，不然会破坏原数据。
比如，举个例子：
byte[ ] bytes=new byte[ ]{108, -56, 111, 34, -67};
byte[ ] newbytes=new string(bytes).getbytes();
stringbuffer sb=new stringbuffer();
for(int i=0; i<newbytes.length; i++){
sb.append(newbytes[i]+"|");
}
system.out.println(sb.tostring());
将一个byte数组new string后再getbytes出来后，看看运行结果：
108|-56|111|34|63
最后一个byte由-67变为了63，这个务必注意啊~
总结
以上就是本文关于java加解密rsa使用方法代码示例的全部内容，希望对大家有所帮助。欢迎参阅：java大数字运算之biginteger 、java探索之thread+io文件的加密解密代码实例等，有什么问题可以留言指出，欢迎大家交流讨论。
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