java实现的RSA加密算法详解

下面是“Java实现的RSA加密算法详解”的完整攻略：

一、RSA算法简介

RSA是一种非对称加密算法，它的安全性基于大质数分解的难度性。RSA算法由三部分组成：密钥生成、加密、解密。

• 密钥生成：选择两个大的不同质数（p和q），计算n = p * q，选一个整数e使得gcd(e, (p-1)(q-1))=1，计算d使得de ≡ 1(mod(p-1)(q-1))，公钥为(n, e)，私钥为(n, d).
• 加密：将明文m对应为一个数字M（M<n），利用公钥(n, e)进行加密：c≡M^e(mod n), 则密文为c.
• 解密：利用私钥(n, d)进行解密：M≡c^d(mod n)，则明文为M。

二、Java实现RSA算法流程

Java实现RSA算法需要用到Java内置的加密工具包javax.crypto，具体实现过程如下：

1. 密钥生成

在Java中，可以使用KeyPairGenerator来生成密钥对，代码如下所示：

KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();

以上代码生成了一个1024位长的RSA密钥对，并分别获得了公钥和私钥。

2.加密

使用公钥进行加密，代码如下所示：

Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE， publicKey);
byte[] result = cipher.doFinal(data.getBytes());
return Base64.encodeBase64String(result);

以上代码使用了Java内置的Cipher类来进行加密，首先需要获取一个Cipher的实例，其中参数传入"RSA"代表使用RSA算法。然后使用init方法对Cipher进行初始化，其中第一个参数代表加密模式，这里传入Cipher.ENCRYPT_MODE表示使用加密模式，第二个参数传入公钥。最后调用doFinal方法进行加密，参数为待加密数据的字节数组，方法的返回值也是一个字节数组，需要将其转换为Base64格式的字符串进行返回。

3. 解密

使用私钥进行解密，代码如下所示：

byte[] data = Base64.decodeBase64(cipherText);
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] result = cipher.doFinal(data);
return new String(result);

以上代码首先将待解密密文数据字符串（即加密操作得到的Base64格式字符串）转换为字节数组，然后使用Cipher类和私钥进行初始化，其中第一个参数传入Cipher.DECRYPT_MODE表示使用解密模式，第二个参数传入私钥。最后调用doFinal方法进行解密，参数为密文数据的字节数组，方法的返回值也是一个字节数组，需要将其转换为原始明文数据的字符串进行返回。

三、示例说明

下面给出两个简单的示例说明RSA算法Java实现的过程：

示例1：使用RSA加密用户密码

// 客户端加密
String password = "123456";
PublicKey publicKey = // 从服务端获取公钥
String cipherText = RSAEncrypt(publicKey, password);

// 请求服务端进行身份验证
String result = login(username, cipherText);

// 服务端解密
String plainText = RSADecrypt(privateKey, result);
return Boolean.parseBoolean(plainText);

客户端使用公钥加密用户输入的密码，然后在请求服务端进行身份验证，服务端使用私钥对加密后的数据进行解密，得到原始的明文密码进行验证。

示例2：RSA数字签名

// 数字签名
String originalData = "hello, world!";
byte[] originalBytes = originalData.getBytes();
Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
signature.initSign(privateKey);
signature.update(originalBytes);
byte[] signBytes = signature.sign();

// 数字验证
signature.initVerify(publicKey);
signature.update(originalBytes);
boolean isValid = signature.verify(signBytes);
return isValid;

RSA数字签名的过程分为两个部分：数字签名和数字验证。数字签名使用私钥对原始数据进行签名，签名结果是一个字节数组，可以理解为一种“压缩”的方式将原始数据进行表示。数字验证使用公钥对原始数据和签名结果进行验证，验证过程首先后使用公钥对签名结果进行解密，然后与原始数据进行比对，若比对结果相同，则说明该数据未被篡改过，可以被认为是可信的。