Java加密解密之非对称加密

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-06-07 02:37 224阅读 0赞

非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，这两个秘钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。**使用公钥加密的，要使用私钥解密。反之，使用私钥加密的，要使用公钥解密。**

和对称加密的区别是：  
对称加密：加密和解密时使用的是同一个秘钥  
非对称加密：加密和解密时使用的是不同的秘钥

非对称加密与对称加密相比，其安全性更好：对称加密的通信双方使用相同的秘钥，如果一方的秘钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。而非对称加密使用一对秘钥，一个用来加密，一个用来解密，而且公钥是公开的，秘钥是自己保存的，不需要像对称加密那样在通信之前要先同步秘钥。  
非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。

非对称加密中使用的主要算法有：RSA、DSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等。

下面演示一个Java（1.8.0\_144）使用RSA算法的非对称加密

package com.security.cipher;
    
    import java.security.Key;
    import java.security.KeyPair;
    import java.security.KeyPairGenerator;
    import java.security.NoSuchAlgorithmException;
    import java.security.PrivateKey;
    import java.security.PublicKey;
    
    import javax.crypto.Cipher;
    
    /**
     * 这里面的API里面有很多是调用getInstance方法，这个方法的参数有algorithm或者transformation
     * 一：algorithm：算法
     * 
     * 二：transformation：有两种格式
     * 1：算法/模式/填充方式。如：DES/CBC/PKCS5Padding
     * 2：算法。                              如：DES
     * 
     * 其中，algorithm、transformation的值，不区分大小写
     * 
     * Java加密解密官方参考文档：
     * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/index.html
     * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html
     */
    public class CipherTest {
    	
    	/*
    	 * 使用KeyPairGenerator生成密钥对KeyPair
    	 * KeyPair对象中有公钥、私钥
    	 * 
    	 * 其中，KeyPairGenerator.getInstance(algorithm)支持的算法有：RSA、DSA
    	 * 全部支持的算法见官方文档
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#KeyPairGenerator
    	 *  
    	 */
    	public static KeyPair newKeyPair(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
    		KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
    		KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
    		return keyPair;
    	}
    	
    	/**
    	 * 加密，对字符串进行加密，返回结果为byte数组
    	 * 保存的时候，可以把byte数组进行base64编码成字符串，或者把byte数组转换成16进制的字符串
    	 * 
    	 * 其中，transformation支持的全部算法见官方文档：
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Cipher
    	 */
    	public static byte[] encrypt(String transformation, Key key, String password) throws Exception {
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    		//加密模式
    		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    		return cipher.doFinal(password.getBytes());
    	}
    	
    	/**
    	 * 解密，返回结果为原始字符串
    	 * 
    	 * 其中，transformation支持的全部算法见官方文档：
    	 * https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Cipher
    	 */
    	public static String decrypt(String transformation, Key key, byte[] data) throws Exception {
    		Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
    		//解密模式
    		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    		byte[] result = cipher.doFinal(data);
    		String password = new String(result);
    		return password;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		String password = "123456";
    		
    		//这里指定的算法，必须是非对称加密算法
    		String algorithm = "RSA";
    		String transformation = algorithm;
    		
    		//使用非对称加密，需要一对秘钥，这一对秘钥，可以从KeyPair对象中获取
    		KeyPair keyPair = newKeyPair(algorithm);
    		
    		//获取公钥
    		PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
    		
    		//获取私钥
    		PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
    		
    		//公钥加密私钥解密
    		{
    			//公钥加密
    			byte[] passData = encrypt(transformation, publicKey, password);
    			//私钥解密
    			String pass = decrypt(transformation, privateKey, passData);
    			
    			System.out.println("解密后的密码 : " + pass);
    		}
    		
    		//私钥加密公钥解密
    		{
    			//私钥加密
    			byte[] passData = encrypt(transformation, privateKey, password);
    			//公钥解密
    			String pass = decrypt(transformation, publicKey, passData);
    			
    			System.out.println("解密后的密码 : " + pass);
    		}
    	}
    }

可以看出，用法和对称加密差不多。关键是在于要有一个公钥，一个私钥。

上面的示例演示的是使用KeyPairGenerator、KeyPair对象获取公钥、私钥。除了这种方法，还有一个方法，就是使用keytool。下面将演示如何使用keytool获取公钥私钥

keytool -genkeypair -alias testkey -keyalg RSA -keystore test.jks -keypass 112233 -storetype jks -storepass 123456

输入命令之后，根据提示，输入对应的信息

![Center][]

这样，就可以得到一个test.jks的文件，这个文件中，就有公钥，私钥。获取方式如下：

public static KeyPair newKeyPairByKeyStore(String path) throws Exception {
    	KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("jks");
    	String storePass = "123456";
    	
    	try(InputStream input = new FileInputStream(path)) {
    		keyStore.load(input, storePass.toCharArray());
    	}
    	
    	String keyPass = "112233";
    	PrivateKey privateKey = (PrivateKey)keyStore.getKey("testkey", keyPass.toCharArray());
    	
    	PublicKey publicKey = keyStore.getCertificate("testkey").getPublicKey();
    	
    	return new KeyPair(publicKey, privateKey);
    }

同样的，使用openssl也可以

[Center]: /images/20220607/7ff466fb76f5496895b79aed9f47e99c.png