Java的非对称加密(RSA、数字签名、数字证书)详解
作者:user2025
1. 什么是非对称加密
(1)公钥和私钥成对出现
(2)公钥加密、私钥解密,私钥加密、公钥解密
(3)公钥一般对外公开,私钥保密
(4)主要用于防止通信数据被篡改,保证数据的完整性,也可对明文来实现保密
对称加密:加密和解密使用同一个密钥
非对称加密:加密、解密使用不同的两把密钥,这两把密钥成对
一般通信开始时通过非对称加密将对称加密的密钥发送给另一方,然后双方通过对称加密来进行沟通
2. 常用的非对称加密算法
常用的非对称加密算法有:RSA、ECC 对比:
(1) RSA签名算法适合于:Verify操作频度高,而Sign操作频度低的应用场景。
比如,分布式系统中基于capability的访问控制就是这样的一种场景。
(2) ECC签名算法适合于:Sign和Verify操作频度相当的应用场景。
比如,点对点的安全信道建立。【移动互联网用的比较多】
3. 数字签名(digital signature)
数字签名: 数字签名由数字摘要和非对称加密技术组成
(1)明文数据通过摘要算法得到固定长度的摘要信息
(2)用私钥加密摘要信息即可得到数字签名,将明文数据和签名发送到另一方
(3)另一方用公钥解密签名后得到摘要信息,摘要算法提取明文的摘要信息后与解密的摘要信息进行比对,如果相同则证明明文数据完整,未被篡改
4. 数字证书(digital certificate)
(1)证书认证中心(certificate authority,简称CA )用私钥加密被认证网站的公钥和其他网站信息(如网址),生成数字证书,网站用公钥加密明文数据后,附带数字证书,发送给访问方【客户端】。
(2)本地客户端(浏览器)的"证书管理器",有"受信任的根证书颁发机构"列表。客户端会根据这张列表,查看解开数字证书的公钥。客户端使用CA的公钥解密数字证书后获取到网站的公钥,再用公钥解密数据,获取明文
5. java实现RSA加解密
import org.apache.tomcat.util.codec.binary.Base64; import javax.crypto.Cipher; import java.nio.charset.StandardCharsets; import java.security.KeyFactory; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.security.SecureRandom; import java.security.interfaces.RSAPrivateKey; import java.security.interfaces.RSAPublicKey; import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class RSAEncrypt { //用于封装随机产生的公钥与私钥 private static Map<Integer, String> keyMap = new HashMap<Integer, String>(); public static void main(String[] args) throws Exception { //生成公钥和私钥 genKeyPair(); //加密字符串 String message = "123456"; System.out.println("随机生成的公钥为:" + keyMap.get(0)); System.out.println("随机生成的私钥为:" + keyMap.get(1)); String messageEn = encrypt(message, keyMap.get(0)); System.out.println(message + "\t加密后的字符串为:" + messageEn); String messageDe = decrypt(messageEn, keyMap.get(1)); System.out.println("还原后的字符串为:" + messageDe); } /** * 随机生成密钥对 * * @throws NoSuchAlgorithmException */ public static void genKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException { // KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对,基于RSA算法生成对象 KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); // 初始化密钥对生成器,密钥大小为96-1024位 keyPairGen.initialize(1024, new SecureRandom()); // 生成一个密钥对,保存在keyPair中 KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair(); // 得到私钥 RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); // 得到公钥 RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); //得到公钥字符串 String publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()), StandardCharsets.UTF_8); // 得到私钥字符串 String privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64((privateKey.getEncoded())), StandardCharsets.UTF_8); // 将公钥和私钥保存到Map keyMap.put(0, publicKeyString); //0表示公钥 keyMap.put(1, privateKeyString); //1表示私钥 } /** * RSA公钥加密 * * @param str 加密字符串 * @param publicKey 公钥 * @return 密文 * @throws Exception 加密过程中的异常信息 */ public static String encrypt(String str, String publicKey) throws Exception { //base64编码的公钥 byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey); RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded)); //RSA加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey); return Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8))); } /** * RSA私钥解密 * * @param str 加密字符串 * @param privateKey 私钥 * @return 铭文 * @throws Exception 解密过程中的异常信息 */ public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception { //64位解码加密后的字符串 byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)); //base64编码的私钥 byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey); RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded)); //RSA解密 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey); return new String(cipher.doFinal(inputByte)); } }
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