非对称加密、数字签名JDK实现

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-13 19:38 99阅读 0赞

##### 非对称加密算法 #####

● 算法特点

1.  有2把秘钥，为公钥和私钥。
2.  如果使用公钥加密，则必须使用私钥解密。
3.  如果使用私钥解密，则必须使用公钥加密。
4.  公钥和私钥是一对，成为密钥对。

对于此类加密算法的实现有 RSA,ECC等，也就是说 对称加密，消息摘要以及非对称加密 是一些算法思想，基于思想才有的实现。那么非对称加密的算法实现就是RSA和ECC等。

在JDK中当然也为RSA等算法提供了实现

public class RSATest {
        
    
        static {
        
    
            try {
        
                KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC");
                KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//密钥对
                PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
                PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
    
                String pub = new String(Base64.getEncoder().encodeToString(publicKey.getEncoded()));
                String pri = new String(Base64.getEncoder().encodeToString(privateKey.getEncoded()));
    
                System.out.println("公钥：" + pub);
                System.out.println("私钥：" + pri);
    
            }catch (Exception e){
        
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
    
        @Test
        public void testKeyPari() throws Exception {
        
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
            PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
            System.out.println(Base64.getEncoder().encodeToString(publicKey.getEncoded()));
            System.out.println("===");
            System.out.println(Base64.getEncoder().encodeToString(privateKey.getEncoded()));
    
            String source = "Ja";
            System.out.println("加密后的密文：");
            String miwen = rsaEncode(source, publicKey);
            System.out.println(miwen);
            System.out.println("解密后的明文：");
            System.out.println(rsaDecode(miwen,privateKey));
    
        }
    
        private String rsaEncode(String source, Key key) throws Exception{
        
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            cipher.init(1,key);
            byte[] bytes = cipher.doFinal(source.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            return Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
        }
    
        //RSA算法解密
        private String rsaDecode(String source, Key key) throws Exception{
        
            Cipher rsa = Cipher.getInstance("RSA");
            rsa.init(2,key);
            byte[] bytes = rsa.doFinal(Base64.getDecoder().decode(source.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));
            return new String(bytes);
        }
    
    }

生成密钥对主要是 KeyPairGenerator 这个对象，可以生成RSA算法需要的公钥和私钥。最后还是需要Cipher 这个对象去实现加解密，同时还要注意，Cipher加解密的结果不一定是一堆完整的字符串，所以往往还需要结合Base64或者Base58等可读性算法来存储或者传输。

##### 数字签名 #####

* 数字签名

*  数字签名是一种验证数据在网络传输过程中完整性、真实性的一种手段。
 *  当传输的数据不需要加密而又不希望被篡改时，就可以使用到数字签名，数字签名的过程还是要用到非对称加密算法的，
 *  1.  首先发送方使用散列函数将发送的内容生成一个消息摘要，也就是一个固定长度的字符串。
 *  1.  发送方继续使用私钥对散列函数进行加密
 *  1.  接收方收到内容之后，使用自己的公钥进行解密。
 *  1.  接收方使用相同的散列函数再次对内容进行加密。
 *  1.  此时如果接收方计算出的签名结果和发送方相同，则证明没有被篡改过，反之则被篡改过。

public class DigestSign {
        
    
        @Test
        public void testSign() throws Exception {
        
            //生成密钥对
            KeyPairGenerator pairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
            KeyPair keyPair = pairGenerator.generateKeyPair();
            PublicKey publicKey = keyPair.getPublic(); //公钥
            PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate(); //私钥
    
            String pub = Base64.encode(publicKey.getEncoded());
            String pri = Base64.encode(privateKey.getEncoded());
    
            System.out.println("公钥：" + pub);
            System.out.println("私钥：" + pri);
    
            String content = "南山老妖";
    
            String hashRule = "sha256withrsa";//消息摘要算法
    
            //获取签名
            String sign = getSign(privateKey,content,hashRule);
            System.out.println("消息的签名是：" + sign);
    
            //接收方验证消息与签名是否匹配
            boolean verify = verifySign(publicKey,content,hashRule,sign);
            System.out.println("验证签名：" + verify);
        }
    
        private boolean verifySign(PublicKey publicKey, String content, String hashRule, String sign) throws Exception {
        
            Signature signature = Signature.getInstance(hashRule);
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            //对比签名
            boolean verify = signature.verify(Base64.decode(sign));
            return verify;
        }
    
        private String getSign(PrivateKey privateKey, String content, String hashRule) throws Exception {
        
            //获取消息签名算法
            Signature signature = Signature.getInstance(hashRule);
    
            //设置公钥
            signature.initSign(privateKey);
            //设置消息摘要泛
            signature.update(content.getBytes());
            byte[] sign = signature.sign();
            return Base64.encode(sign);
        }
    
    }

数字签名的过程和RSA的加密解密还有有些相似的，只不过就是在验证数字签名的时候这里要注意，一定是将原文和Base64转码后的签名字节数组去比较。