加密算法概述
加密算法根据内容是否可还原分为:可逆加密和非可逆加密。可逆加密根据其加密与解密是否公用同一个密钥又分为:对称加密和非对称加密。
所谓对称加密即是指在加密和解密时使用同一个密钥，这种加密方式有一个很大的缺点就是不安全，因为一旦加密用的密钥泄露了，就可以用这个密钥破解其他所有的密文。
非对称加密在加密和解密过程中使用不同的密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密，所有人都可见，私钥用于解密，只有解密者持有。就算在一次加密过程中原文和密文发生泄漏，破解者在知道原文、密文和公钥的情况下无法推理出私钥，很大程度上保证了数据的安全性。
下面，我们介绍一种非常具有代表性的非对称加密算法，RSA加密算法，并用RSA实现安卓与后台数据传输。。。
话不多说，详细教程
1）导入JAR包
bcprov-jdk15-140.jar
提取码：4o1p基于java1.5 的加密算法实现
2）添加工具类
下载工具类
提取码：qy68
public class RsaUtil {
private static final String RSA = "RSA";
private static final String NOPADDING = "RSA/ECB/NoPadding";
/**
* 生成公钥和私钥
*/
public static HashMap<String, Object> getKeys() {
HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
KeyPairGenerator keyPairGen = null;
try {
keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
map.put("publicKey", publicKey);
map.put("privateKey", privateKey);
return map;
}
/**
* 使用模和指数生成RSA公钥
* 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，
* 不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA/None/NoPadding】
*
* @param modulus 模
* @param exponent 指数
* @return
*/
public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
try {
BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
/**
* 使用模和指数生成RSA私钥
* 注意：【此代码用了默认补位方式，为RSA/None/PKCS1Padding，
* 不同JDK默认的补位方式可能不同，如Android默认是RSA/None/NoPadding】
*
* @param modulus 模
* @param exponent 指数
* @return
*/
public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
try {
BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA,
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
public static String encryption(String modulus, String exponent, String data){
RSAPublicKey pubKey = getPublicKey(modulus, exponent);
return encryptByPublicKey(data, pubKey);
}
/**
* 公钥加密
* @param data 密文
* @param publicKey
* @return
*/
public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey) {
Cipher cipher;
try {
cipher = Cipher.getInstance(NOPADDING);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
// 模长
int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
// 加密数据长度 <= 模长-11
String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
String mi = "";
// 如果明文长度大于模长-11则要分组加密
for (String s : datas) {
mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
}
return mi;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* 私钥解密
* @param data 密文
* @param privateKey
* @return
*/
public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(NOPADDING);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
// 模长
int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
byte[] bytes = data.getBytes();
byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
// 如果密文长度大于模长则要分组解密
StringBuffer ming = new StringBuffer();
byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
String str = null;
for (byte[] arr : arrays) {
str = new String(cipher.doFinal(arr), "UTF-8");
ming.append(str == null ? "" : str.trim());
}
return ming.toString();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/**
* ASCII码转BCD码
*/
public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
int j = 0;
for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
bcd[i] = ASC_To_BCD(ascii[j++]);
bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : ASC_To_BCD(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
}
return bcd;
}
/**
* ASC码转BCD码
*/
public static byte ASC_To_BCD(byte asc) {
byte bcd;
if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
bcd = (byte) (asc - '0');
else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
else
bcd = (byte) (asc - 48);
return bcd;
}
/**
* BCD转字符串
*/
public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
}
return new String(temp);
}
/**
* 拆分字符串
*/
public static String[] splitString(String string, int len) {
int x = string.length() / len;
int y = string.length() % len;
int z = 0;
if (y != 0) {
z = 1;
}
String[] strings = new String[x + z];
String str = "";
for (int i = 0; i < x + z; i++) {
if (i == x + z - 1 && y != 0) {
str = string.substring(i * len, i * len + y);
} else {
str = string.substring(i * len, i * len + len);
}
strings[i] = str;
}
return strings;
}
/**
* 拆分数组
*/
public static byte[][] splitArray(byte[] data, int len) {
int x = data.length / len;
int y = data.length % len;
int z = 0;
if (y != 0) {
z = 1;
}
byte[][] arrays = new byte[x + z][];
byte[] arr;
for (int i = 0; i < x + z; i++) {
arr = new byte[len];
if (i == x + z - 1 && y != 0) {
System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, y);
} else {
System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, len);
}
arrays[i] = arr;
}
return arrays;
}
}
3）先来验证工具类是否正常解密
public static void main(String[] args) {
// 生成公钥和私钥
HashMap<String, Object> map = RsaUtil.getKeys();
if(map == null){
System.out.println("错误错误，生成公私钥NO成功！");
return;
}
// 公钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("publicKey");
// 私钥
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("privateKey");
// 模
String modulus = publicKey.getModulus().toString();
// 公钥指数
String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
// 私钥指数
String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
System.out.println("-----------------------------------------------");
System.out.println("模 :"+modulus);
System.out.println("公钥指数 :"+public_exponent);
System.out.println("私钥指数 :"+private_exponent);
System.out.println("-----------------------------------------------");
//明文
Map<String, Object> mapJson = new HashMap<String, Object>();
mapJson.put("account", "test");
mapJson.put("password", "123456");
String ming = JSON.toJSONString(mapJson, SerializerFeature.WriteMapNullValue);
System.out.println("加密前:"+ming);
//使用模和指数生成公钥和私钥
RSAPublicKey pubKey = RsaUtil.getPublicKey(modulus, public_exponent);
RSAPrivateKey priKey = RsaUtil.getPrivateKey(modulus, private_exponent);
//加密后的密文
String ciphertext = RsaUtil.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
System.out.println("密文:"+ciphertext);
//解密后的明文
ming = RsaUtil.decryptByPrivateKey(ciphertext, priKey);
System.out.println("解密后:"+ming);
}
4）生成秘钥对
一切就绪完毕，接下来开始应用于APP前端与后台加密交互。首先后台生成秘钥接口提供APP获取
/**
* 生成密钥对保存在回话中,并返回公钥
*/
@RequestMapping(value = "/getPublicKey", method = RequestMethod.POST, produces = "text/html;charset=UTF-8")
public @ResponseBody String getPublicKey(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
// 得到秘钥
HashMap<String, Object> kp = RsaUtil.getKeys();
if(kp == null){
return "ERROR";
}
// 得到公钥
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) kp.get("publicKey");
// 保存到session（或者保存数据库）
request.getSession(true).setAttribute("myKeyPair", kp);
Map<String, Object> rsaMap = new HashMap<String, Object>();
// 模
rsaMap.put("modulus", publicKey.getModulus().toString());
// 公钥指数
rsaMap.put("publicExponent", publicKey.getPublicExponent().toString());
// 获取当前sessionID
rsaMap.put("sessionID", request.getSession().getId());
return JSON.toJSONString(rsaMap, SerializerFeature.WriteMapNullValue);
}
5）APP加密
APP获取到公钥指数后将数据进行加密，然后传输给后台。
String modulus = "模", public_exponent = "公钥指数", sessionId = "sessionId";
//要加密的数据
Map<String, Object> mapJson = new HashMap<String, Object>();
mapJson.put("account", "test");
mapJson.put("password", "123456");
String ming = JSON.toJSONString(mapJson, SerializerFeature.WriteMapNullValue);
//使用模和指数生成公钥
RSAPublicKey pubKey = RsaUtil.getPublicKey(modulus, public_exponent);
//开始加密，把密文以及sessionId一起传输到后台
String ciphertext = RsaUtil.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
System.out.println("密文:"+ciphertext);
6）后台解密
String sessionId = "sessionId", ciphertext = "密文";
HttpSession session = MySessionContext.getSession(sessionId);
HashMap<String, Object> kp = (HashMap<String, Object>) session.getAttribute("myKeyPair");
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) kp.get("privateKey");
// 解密
String content = decryptByPrivateKey(ciphertext, privateKey);
System.out.println("解密后:"+content);
// 销毁session
session.invalidate();
此文介绍每次访问获取新的秘钥对保存到Session中，大大的消耗服务器内存，降低性能。解决方案，（1）系统启动前生成秘钥对，把公钥、私钥、模对应保存在APP和后台上，直接使用。（2）系统启动时自动生成秘钥对，把公钥、私钥、模保存到Session或数据库中，每次访问共用。也可定义一个定时器，每天或每周生成新的秘钥对。
遇到的坑
Android系统的RSA实现是"RSA/None/NoPadding"，而标准JDK实现是"RSA/None/PKCS1Padding" ，这造成了在APP上加密后无法在服务器上解密。
RSA算法优点
不需要进行密钥传递，提高了安全性
可以进行数字签名认证
RSA算法缺点
加解密的计算量太大，效率不高，一般只适用于处理小量数据（如：数字签名）
容易遭受小指数攻击
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