RSA加密和验签的原理及方法

本文大纲
一、RSA加密简介
二、RSA加密、签名区别
三、RSA的加密过程
四、RSA签名的过程

一、RSA加密简介

RSA加密:属于非对称加密的范畴
这种加密方式可在不传送密钥的方式下,完成解密,采用这种方式可确保信息的安全性，避免传送密钥带来的风险。

RSA加解密分别由不同的密钥完成，常称之为“公钥，私钥”
公钥：是公开的，大家都可以拥有
私钥：属于个人，只有少部分人拥有

二、RSA加密、签名区别

加密和签名都用于信息的安全性上，但是两者的目的不同，如:

加密:防止信息泄漏
签名:防止信息被修改

三、RSA的加密过程

1、A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取
2、A传递自己的公钥给B，B用A的公钥对消息进行加密
3、A接收到B加密的消息，利用A自己的私钥对消息进行解密

四、RSA签名的过程

1、A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取
2、A用自己的私钥对消息加签，形成签名，并将加签的消息和消息本身一起传递给B
3、B收到消息后，在获取A的公钥进行验签，如果验签出来的内容与消息本身一致，证明消息是A回复的

通常以上的两个流程，我们可以得出: 1、公钥加密、私钥解密 2、私钥签名、公钥验签

package com.security;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import javax.crypto.Cipher;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;public class RsaTool {/*** RSA最大加密明文大小*/private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;/*** RSA最大解密密文大小*/private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;/*** 获取密钥对** @return 密钥对*/public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");generator.initialize(1024);return generator.generateKeyPair();}/*** 获取私钥** @param privateKey 私钥字符串* @return*/public static PrivateKey getPrivateKey(String privateKey) throws Exception {KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");byte[] decodedKey = Base64.decodeBase64(privateKey.getBytes());PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(decodedKey);return keyFactory.generatePrivate(keySpec);}/*** 获取公钥** @param publicKey 公钥字符串* @return*/public static PublicKey getPublicKey(String publicKey) throws Exception {KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");byte[] decodedKey = Base64.decodeBase64(publicKey.getBytes());X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(decodedKey);return keyFactory.generatePublic(keySpec);}/*** RSA加密** @param data 待加密数据* @param publicKey 公钥* @return*/public static String encrypt(String data, PublicKey publicKey) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);int inputLen = data.getBytes().length;ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();int offset = 0;byte[] cache;int i = 0;// 对数据分段加密while (inputLen - offset > 0) {if (inputLen - offset > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {cache = cipher.doFinal(data.getBytes(), offset, MAX_ENCRYPT_BLOCK);} else {cache = cipher.doFinal(data.getBytes(), offset, inputLen - offset);}out.write(cache, 0, cache.length);i++;offset = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;}byte[] encryptedData = out.toByteArray();out.close();// 获取加密内容使用base64进行编码,并以UTF-8为标准转化成字符串// 加密后的字符串return new String(Base64.encodeBase64String(encryptedData));}/*** RSA解密** @param data 待解密数据* @param privateKey 私钥* @return*/public static String decrypt(String data, PrivateKey privateKey) throws Exception {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);byte[] dataBytes = Base64.decodeBase64(data);int inputLen = dataBytes.length;ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();int offset = 0;byte[] cache;int i = 0;// 对数据分段解密while (inputLen - offset > 0) {if (inputLen - offset > MAX_DECRYPT_BLOCK) {cache = cipher.doFinal(dataBytes, offset, MAX_DECRYPT_BLOCK);} else {cache = cipher.doFinal(dataBytes, offset, inputLen - offset);}out.write(cache, 0, cache.length);i++;offset = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;}byte[] decryptedData = out.toByteArray();out.close();// 解密后的内容return new String(decryptedData, "UTF-8");}/*** 签名** @param data 待签名数据* @param privateKey 私钥* @return 签名*/public static String sign(String data, PrivateKey privateKey) throws Exception {byte[] keyBytes = privateKey.getEncoded();PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");PrivateKey key = keyFactory.generatePrivate(keySpec);// 实例化签名Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");signature.initSign(key);signature.update(data.getBytes());return new String(Base64.encodeBase64(signature.sign()));}/*** 验签** @param srcData 原始字符串* @param publicKey 公钥* @param sign 签名* @return 是否验签通过*/public static boolean verify(String srcData, PublicKey publicKey, String sign) throws Exception {byte[] keyBytes = publicKey.getEncoded();X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");PublicKey key = keyFactory.generatePublic(keySpec);Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");signature.initVerify(key);signature.update(srcData.getBytes());return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign.getBytes()));}public static void main(String[] args) {try {// 生成密钥对KeyPair keyPair = getKeyPair();String privateKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPrivate().getEncoded()));String publicKey = new String(Base64.encodeBase64(keyPair.getPublic().getEncoded()));System.out.println("私钥:" + privateKey);System.out.println("公钥:" + publicKey);// RSA加密String data = "待加密的文字内容";String encryptData = encrypt(data, getPublicKey(publicKey));System.out.println("加密后内容:" + encryptData);// RSA解密String decryptData = decrypt(encryptData, getPrivateKey(privateKey));System.out.println("解密后内容:" + decryptData);// RSA签名String sign = sign(data, getPrivateKey(privateKey));// RSA验签boolean result = verify(data, getPublicKey(publicKey), sign);System.out.print("验签结果:" + result);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();System.out.print("加解密异常");}}}

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