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加密与安全_使用Java代码操作RSA算法生成的密钥对

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加密与安全_探索非对称加密算法_RSA算法

概述

在数字化时代，网络通信的安全性是必须关注的重要问题之一。非对称加密算法作为现代密码学的重要组成部分，为保护通信的隐私提供了一种可靠的解决方案。

什么是非对称加密算法？

非对称加密算法，又称为公钥加密算法，是一种密码学中的重要概念。它与传统的对称加密算法不同，需要一对密钥：公钥和私钥。这对密钥之间存在着特殊的数学关系，但无法通过公钥推导出私钥，从而保证了通信的安全性。

如何工作？

当发送方A希望将数据发送给接收方B时，A可以使用B的公钥对数据进行加密，得到密文。只有拥有对应私钥的B才能解密这个密文。同样地，B也可以使用A的公钥加密数据，只有A持有私钥才能解密。这种加密和解密使用不同的密钥的特点，使得非对称加密算法成为了保护通信隐私的重要工具。

示例：RSA算法

RSA算法是非对称加密算法中最常见的一种，它利用了大数分解的数学难题，保证了通信的安全性。在RSA算法中，公钥是公开的，私钥是保密的。发送方使用接收方的公钥对数据进行加密，而接收方使用自己的私钥进行解密，从而实现了安全的通信。

特点和优势

  • 加密和解密使用不同的密钥，提高了通信的安全性。
  • 如果使用私钥加密，只能使用公钥解密；反之亦然。
  • 非对称加密算法安全性高，但处理数据速度较慢。

ECC：另一种非对称加密算法

除了RSA算法，还有一种备受关注的非对称加密算法，即椭圆曲线密码学（ECC）。ECC利用了椭圆曲线上的数学难题，相比RSA算法，它能够以更短的密钥长度实现相当于甚至更高的安全级别，同时在资源受限的环境下拥有更好的性能表现。

Code

生成公钥和私钥

packagecom.artisan;importcom.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;importjava.security.KeyPair;importjava.security.KeyPairGenerator;importjava.security.PrivateKey;importjava.security.PublicKey;/**
 * @author 小工匠
 * @version 1.0 
 */publicclassRsaKeyPair{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{// 指定加密算法为RSAString algorithm ="RSA";// 创建密钥对生成器对象KeyPairGenerator keyPairGenerator =KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);// 生成RSA密钥对KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();// 获取生成的私钥PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();// 获取生成的公钥PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();// 获取私钥的编码字节数组byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();// 获取公钥的编码字节数组byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();// 对公私钥的编码字节数组进行Base64编码String privateKeyString =Base64.encode(privateKeyEncoded);String publicKeyString =Base64.encode(publicKeyEncoded);// 打印私钥的Base64编码字符串System.out.println(privateKeyString);System.out.println("----------------------------------");// 打印公钥的Base64编码字符串System.out.println(publicKeyString);}}

使用RSA算法生成一个密钥对，并将私钥和公钥进行Base64编码后打印出来了。

在这里插入图片描述

私钥加密

packagecom.artisan;importcom.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;importjavax.crypto.Cipher;importjava.security.KeyPair;importjava.security.KeyPairGenerator;importjava.security.PrivateKey;importjava.security.PublicKey;/**
 * @author 小工匠
 * @version 1.0
 * @mark: 显示代码，改变世界
 */publicclassPrivateKeyEnc{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{String input ="小工匠的IT生活";// 指定加密算法为RSAString algorithm ="RSA";// 创建密钥对生成器对象KeyPairGenerator keyPairGenerator =KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);// 生成RSA密钥对KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();// 获取生成的私钥PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();// 获取生成的公钥PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();// 获取私钥的编码字节数组byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();// 获取公钥的编码字节数组byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();// 对公私钥的编码字节数组进行Base64编码String privateKeyString =Base64.encode(privateKeyEncoded);String publicKeyString =Base64.encode(publicKeyEncoded);// 打印生成的密钥对System.out.println("私钥(Base64编码): "+ privateKeyString);System.out.println("公钥(Base64编码): "+ publicKeyString);// 创建加密对象，参数表示加密算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(algorithm);// 初始化加密对象// 第一个参数：加密模式// 第二个参数：使用私钥进行加密
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);// 使用私钥加密输入的字符串byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(input.getBytes());// 对加密后的字节数组进行Base64编码，并打印System.out.println("加密后的字符串(Base64编码): "+Base64.encode(encryptedBytes));}}

私钥加密私钥解密 ( 行不通 )

在上面的代码上追加

// 私钥进行解密 (错误的演示)
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码byte[] bytes1 = cipher.doFinal(encryptedBytes);System.out.println(newString(bytes1));

在这里插入图片描述

私钥加密公钥解密

将上述代码的 私钥解密，换成使用公钥解密

// 公钥进行解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码byte[] bytes1 = cipher.doFinal(encryptedBytes);System.out.println("解密后的字符串: "+newString(bytes1));

在这里插入图片描述

公钥加密和公钥解密 （行不通）

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

保存公钥和私钥

生成RSA非对称加密算法的密钥对，并将生成的公钥和私钥保存在本地文件中。

packagecom.artisan;importcom.sun.org.apache.xerces.internal.impl.dv.util.Base64;importorg.apache.commons.io.FileUtils;importjava.io.File;importjava.nio.charset.Charset;importjava.security.*;publicclassKeyPairOperate{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{// 加密算法String algorithm ="RSA";// 生成密钥对并保存在本地文件中generateKeyToFile(algorithm,"a.pub","a.pri");}/**
     * 生成密钥对并保存在本地文件中
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param pubPath   : 公钥保存路径
     * @param priPath   : 私钥保存路径
     * @throws Exception
     */privatestaticvoidgenerateKeyToFile(String algorithm,String pubPath,String priPath)throwsException{// 获取密钥对生成器KeyPairGenerator keyPairGenerator =KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);// 获取密钥对KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();// 获取公钥PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();// 获取私钥PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();// 获取byte数组byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();// 进行Base64编码String publicKeyString =Base64.encode(publicKeyEncoded);String privateKeyString =Base64.encode(privateKeyEncoded);// 保存文件FileUtils.writeStringToFile(newFile(pubPath), publicKeyString,Charset.forName("UTF-8"));FileUtils.writeStringToFile(newFile(priPath), privateKeyString,Charset.forName("UTF-8"));}}

在这里插入图片描述

读取私钥

// 读取私钥PrivateKey privateKey =readPrivateKeyFromFile(algorithm,"a.pri");byte[] encoded = privateKey.getEncoded();String privateContent =Base64.encode(encoded);System.out.println("私钥内容:"+ privateContent);

/**
     * @param algorithm
     * @param filePath
     * @return
     * @throws Exception
     */privatestaticPrivateKeyreadPrivateKeyFromFile(String algorithm,String filePath)throwsException{// 从文件中读取私钥字符串String privateKeyString =FileUtils.readFileToString(newFile(filePath),StandardCharsets.UTF_8);// 进行Base64解码byte[] privateKeyEncoded =Base64.decode(privateKeyString);// 获取密钥工厂KeyFactory keyFactory =KeyFactory.getInstance(algorithm);// 构建密钥规范 进行Base64解码PKCS8EncodedKeySpec spec =newPKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));return keyFactory.generatePrivate(spec);}

在这里插入图片描述
看下生成的文件中的内容：

在这里插入图片描述

读取公钥

// 读取公钥PublicKey publicKey =readPublicKeyFromFile(algorithm,"a.pub");byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();String publicContent =Base64.encode(publicKeyEncoded);System.out.println("公钥内容:"+ publicContent);

/**
     * @param algorithm
     * @param filePath
     * @return
     * @throws Exception
     */privatestaticPublicKeyreadPublicKeyFromFile(String algorithm,String filePath)throwsException{// 将文件内容转为字符串String publicKeyString =FileUtils.readFileToString(newFile(filePath),StandardCharsets.UTF_8);// 获取密钥工厂KeyFactory keyFactory =KeyFactory.getInstance(algorithm);// 构建密钥规范 进行Base64解码X509EncodedKeySpec spec =newX509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));// 生成公钥return keyFactory.generatePublic(spec);}

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在这里插入图片描述

使用读取的公钥加密，私钥解密

// 使用公钥私钥实现加解密String text ="小工匠的IT生活";System.out.println("原文:"+ text);String enc =encryptRSA(algorithm, publicKey, text);System.out.println("公钥加密后的数据:"+ enc);String plainText =decryptRSA(algorithm, privateKey, enc);System.out.println("私钥解密后的数据:"+ plainText);

/**
     * 解密数据
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param encrypted : 密文
     * @param key       : 密钥
     * @return : 原文
     * @throws Exception
     */publicstaticStringdecryptRSA(String algorithm,Key key,String encrypted)throwsException{// 创建加密对象// 参数表示加密算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(algorithm);// 私钥进行解密
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码byte[] decode =Base64.decode(encrypted);// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);returnnewString(bytes1);}/**
     * 使用密钥加密数据
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param input     : 原文
     * @param key       : 密钥
     * @return : 密文
     * @throws Exception
     */publicstaticStringencryptRSA(String algorithm,Key key,String input)throwsException{// 创建加密对象// 参数表示加密算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(algorithm);// 初始化加密// 第一个参数:加密的模式// 第二个参数：使用私钥进行加密
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 私钥加密byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());// 对密文进行Base64编码returnBase64.encode(bytes);}

在这里插入图片描述

Source

packagecom.artisan;importcom.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;importorg.apache.commons.io.FileUtils;importjavax.crypto.Cipher;importjava.io.File;importjava.nio.charset.Charset;importjava.nio.charset.StandardCharsets;importjava.security.*;importjava.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;importjava.security.spec.X509EncodedKeySpec;/**
 * @author 小工匠
 * @version 1.0
 * @mark: show me the code , change the world
 */publicclassKeyPairOperate{publicstaticvoidmain(String[] args)throwsException{// 加密算法String algorithm ="RSA";// 生成密钥对并保存在本地文件中generateKeyToFile(algorithm,"a.pub","a.pri");// 读取私钥PrivateKey privateKey =readPrivateKeyFromFile(algorithm,"a.pri");byte[] encoded = privateKey.getEncoded();String privateContent =Base64.encode(encoded);System.out.println("私钥内容:"+ privateContent);// 读取公钥PublicKey publicKey =readPublicKeyFromFile(algorithm,"a.pub");byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();String publicContent =Base64.encode(publicKeyEncoded);System.out.println("公钥内容:"+ publicContent);// 使用公钥私钥实现加解密String text ="小工匠的IT生活";System.out.println("原文:"+ text);String enc =encryptRSA(algorithm, publicKey, text);System.out.println("公钥加密后的数据:"+ enc);String plainText =decryptRSA(algorithm, privateKey, enc);System.out.println("私钥解密后的数据:"+ plainText);}/**
     * 解密数据
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param encrypted : 密文
     * @param key       : 密钥
     * @return : 原文
     * @throws Exception
     */publicstaticStringdecryptRSA(String algorithm,Key key,String encrypted)throwsException{// 创建加密对象// 参数表示加密算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(algorithm);// 私钥进行解密
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);// 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码byte[] decode =Base64.decode(encrypted);// 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode);returnnewString(bytes1);}/**
     * 使用密钥加密数据
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param input     : 原文
     * @param key       : 密钥
     * @return : 密文
     * @throws Exception
     */publicstaticStringencryptRSA(String algorithm,Key key,String input)throwsException{// 创建加密对象// 参数表示加密算法Cipher cipher =Cipher.getInstance(algorithm);// 初始化加密// 第一个参数:加密的模式// 第二个参数：使用私钥进行加密
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);// 私钥加密byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());// 对密文进行Base64编码returnBase64.encode(bytes);}/**
     * @param algorithm
     * @param filePath
     * @return
     * @throws Exception
     */privatestaticPublicKeyreadPublicKeyFromFile(String algorithm,String filePath)throwsException{// 将文件内容转为字符串String publicKeyString =FileUtils.readFileToString(newFile(filePath),StandardCharsets.UTF_8);// 获取密钥工厂KeyFactory keyFactory =KeyFactory.getInstance(algorithm);// 构建密钥规范 进行Base64解码X509EncodedKeySpec spec =newX509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));// 生成公钥return keyFactory.generatePublic(spec);}/**
     * @param algorithm
     * @param filePath
     * @return
     * @throws Exception
     */privatestaticPrivateKeyreadPrivateKeyFromFile(String algorithm,String filePath)throwsException{// 从文件中读取私钥字符串String privateKeyString =FileUtils.readFileToString(newFile(filePath),StandardCharsets.UTF_8);// 进行Base64解码byte[] privateKeyEncoded =Base64.decode(privateKeyString);// 获取密钥工厂KeyFactory keyFactory =KeyFactory.getInstance(algorithm);// 构建密钥规范 进行Base64解码PKCS8EncodedKeySpec spec =newPKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));return keyFactory.generatePrivate(spec);}/**
     * 生成密钥对并保存在本地文件中
     *
     * @param algorithm : 算法
     * @param pubPath   : 公钥保存路径
     * @param priPath   : 私钥保存路径
     * @throws Exception
     */privatestaticvoidgenerateKeyToFile(String algorithm,String pubPath,String priPath)throwsException{// 获取密钥对生成器KeyPairGenerator keyPairGenerator =KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);// 获取密钥对KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();// 获取公钥PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();// 获取私钥PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();// 获取byte数组byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();// 进行Base64编码String publicKeyString =Base64.encode(publicKeyEncoded);String privateKeyString =Base64.encode(privateKeyEncoded);// 保存文件FileUtils.writeStringToFile(newFile(pubPath), publicKeyString,Charset.forName("UTF-8"));FileUtils.writeStringToFile(newFile(priPath), privateKeyString,Charset.forName("UTF-8"));}}

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标签： 安全 java RSA
本文转载自: https://blog.csdn.net/yangshangwei/article/details/136491951
版权归原作者 小小工匠 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
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