Cryptographie [java] Une première exploration du chiffrement asymétrique dans les méthodes de chiffrement

cryptage asymétrique

1. L'algorithme de chiffrement asymétrique est également appelé algorithme de chiffrement moderne. Le cryptage asymétrique est la pierre angulaire de la sécurité des communications informatiques, garantissant que les données cryptées ne seront pas piratées.
2. Contrairement aux algorithmes de chiffrement symétriques, les algorithmes de chiffrement asymétriques nécessitent deux clés : la clé publique (publickey) et la clé privée (privatekey)
3. Une clé publique et une clé privée forment une paire. Si les données sont chiffrées avec une clé publique, elles ne peuvent être déchiffrées qu'avec la clé privée correspondante. Si les données sont chiffrées avec une clé privée, elles ne peuvent être déchiffrées qu'avec la clé publique correspondante.
4. Étant donné que le chiffrement et le déchiffrement utilisent deux clés différentes, cet algorithme est appelé algorithme de chiffrement asymétrique.

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• caractéristiques
  • Le chiffrement et le déchiffrement utilisent des clés différentes
  • S'il est chiffré avec la clé privée, il ne peut être déchiffré qu'avec la clé publique
  • S'il est chiffré avec la clé publique, il ne peut être déchiffré qu'avec la clé privée
  • Le traitement des données est plus lent en raison du niveau de sécurité élevé

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• exemple
  1. Générez d'abord une paire de clés, la clé publique est (5,14), la clé privée est (11,14), A veut envoyer le texte original 2 à B
  2. A utilise la clé publique pour chiffrer les données. 2 à la puissance 5 mod 14 = 4 , envoyer le texte chiffré 4 à B
  3. B utilise la clé privée pour déchiffrer les données. 4 à la puissance 11 mod14 = 2, obtenir le texte original 2

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1 Algorithmes communs

• RSA
  • RSA a été proposé en 1977 par Ronald Rivest (Ron Rivest), Adi Shamir (Adi Shamir) et Leonard Adleman (Leonard Adleman).
  • Le cryptosystème à clé publique RSA est une sorte d'utilisation de clé de cryptage et de clé de décryptage différentes.
  • RSA peut résister à la grande majorité des attaques cryptographiques connues jusqu'à présent et a été recommandé par l'ISO comme norme de chiffrement des données à clé publique. Seules les clés RSA courtes peuvent être piratées par la force brute. Il n'existe pas encore de moyen fiable d'attaquer l'algorithme RSA dans le monde. Tant que la longueur de la clé est suffisamment longue, les informations chiffrées avec RSA ne peuvent pas être piratées.
  • L'algorithme RSA est basé sur un fait très simple de la théorie des nombres : il est très facile de multiplier deux grands nombres premiers, mais il est extrêmement difficile de factoriser le produit, de sorte que le produit peut être rendu public en tant que clé de chiffrement.
  • Outils en ligne RSA
  • Amis qui veulent en savoir plus sur RSA, veuillez passer à l'algorithme RSA de chiffrement à clé publique
• ECC (cryptographie à courbe elliptique)
  • Elliptic Curve Cryptography (ECC), un algorithme de construction de cryptographie à clé publique, basé sur les mathématiques des courbes elliptiques. L'utilisation des courbes elliptiques en cryptographie a été proposée indépendamment par Neal Koblitz et Victor Miller en 1985.
  • Amis qui veulent en savoir plus sur ECC, veuillez passer à l'explication détaillée du principe de cryptage et de décryptage de la courbe elliptique ECC (avec images)

2 Générer des clés publiques et privées

    public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException {
    
    
        // 加密算法
        String algorithm = "RSA";
        //  创建密钥对生成器对象
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        // 生成密钥对
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 生成私钥
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 生成公钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        // 获取私钥字节数组
        byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded();
        // 获取公钥字节数组
        byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded();
        // 对公私钥进行base64编码
        String privateKeyString = Base64.encodeBase64String(privateKeyEncoded);
        String publicKeyString = Base64.encodeBase64String(publicKeyEncoded);
        // 打印私钥
        System.out.println("私钥:"+privateKeyString);
        // 打印公钥
        System.out.println("共钥:"+publicKeyString);
    }

私钥:MIIG/QIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCBucwggbjAgEAAoIBgQC6hpkMQs+D0XefTNESooz3Cauz8Tpl7NaHKm3X8ZrqLO/QfCqW2ZoozlkXFi7nzNwPQ
BfEv1VgXhiT5VOy+r24Lcc3oakNtSWXYuBoXraJXdpE7EqVKdPSZbxzT3OhSQ0QqX3F2Y19euz5RB8jD9GBEJ+VHTnBKIpugX4irCWj1TYKbB8XGbH85wcWG
4uH2kn41DqM8IPw9TTDpMoyW7BEHShulOS+7G1Nd7rrtaf0tCyk9bVdms9Ou+JzKWRfCQFxuEH1sWvijW4R83OQYfpGa2kvJgiUQP0O9TQCmp0+ImWiThWfY
biqrFyJVynIDko8mFXXWolmdfq1myuNg126sUe1wPmZhtIC595hp965K8bwTiSg8weuSXOkAXJ7Cr4OLCOimSrB4qdLueqjAhMcQWuHXbGZCqnrbtOFmzxxR
NH8TWjhyPvtXldf7bK0CQaSuE2kfAi7YKwBwzI8iAbVomYh7EdVvMHq/YlwEPg8DqcuAJODaqcnZsy7omKuZWcCAwEAAQKCAYAIQ96URIGdfbKnRGgfQ0Srz
anmF1JXId9/rcmgP/x1U/hsbJQWix3hoQMhmsIJU3KM2nIzLadC1eiQ5SCIVcQCXUTumiM7kENSKfd3qHq+K4J4e1/yrB/OuuNW2LZu9yW1D02bbsBuRvwpL
3ORwimuZmYr3Vepz3oS23oTXz1rvQ7f91qJU4InirUtrZrJMksE06KkjCPMkZD8+lhbUuTEn+YiwEZCj4doX13RBAOlPDaeOKUIuMtm2bx3DeZ8r5Flbhas9
n3/OELgIgJ6omKaipgHdWTVkaowbCZcJsUUoKyjQNHRZ4ae/0ie1I4IvhS9hml+8gcuPOu+kVpNyYvmUZZQoPFv9QaVyL16OSgGR80/7k4/JB3a7SldbEKqY
Gasij3B8Agq0oXOY2oV5srs/wsum+HxzdKEFhAd+7YIYtxx82LzNes8NUg32NxaNMvoO2OqmSDqZo1Mu5lQBYWo/pPKJPxoT2oq2+9hAVgimvaUm1PoUEu2W
/H6lOOKdQECgcEA0QtPgKtJc0LCxLInXBl286tspYPSbToGuBJe7/IVQjWlCEs0quX8xUcFeRAUSIDPGtKHfgVQoLd6XuizXvPYwHaJdgc/mqPyoyMhYwPQy
Kr3njwDNLbI0jZTZVnz1iGEujYFbOCAsZraJLqgSeofxQHJNwy1v+DJj+6pn1k4rLjNrrRPgn8JdpCV9RttZ0xIZWpxYUO6z+wYvWLd8MXaGBT0UQcMK0Wh2
hCT5XVOJ0RjucQ0dsq+xnQz6eSnpmDRAoHBAORsaKrfFfE1U9Foj39Qg5gcJUKh1UYwl6dt3utrETSKnP5g7t0XlqYcB4nTs7V+MA8ooAlUroXpWIm62v2PX
ugda4qLtEZAF4uNcUX9a8kGfj4Cxqw0DCrLhN2KkoLKGdyyNoZQGqZCGqXU70G+UBkDrGTZwBt55GurhISZHBb7BJWL+Q4cPnEdwxSwDJxT1E0aCN6na+8HS
laiFp8UL7Ewox5nHzHizsOEYx9ZRZb8Owd2J7hUzEm0ga0rNRgwtwKBwQDFgco755oeLJWZAjnt6qFY2D5uo33NdWWjxLeuPSuYwtaKX4QDdAi+27twBqEjX
5BN51vc1Wi4cKJNyc6vh/Ti4xw9R9vwX7aALFD/HDvHXMFX35un0osrEej5eWPIjSK6TRATLoppQ8WXrjyDmZEqseVK/dc600edlgDtbX7+shyjU/lLcnuea
j1EuAVF8+zy5P76xuNaT9eQGDlZo5XL6wBrDh2RRNkHD2KtCYgt0Y/nlFl9Y1Gcb24dLsy3hgECgcBUX/cJpv3j617aq1TWIld5iGv7AOxW0PwzzFHbg+EHF
2yGSifxYxUypofiUWDAWaxG7SqwR6dvr5IUzgC2SI82Dif7NT+R83q/AbAlukZmKw/WuA/K7C7SX/rkGpuj1CNZcjrRwiUV5LUTLGR0VGgh1UmItyZO/+dwH
hsFH8lQc8httRZ6L9Sg0+2LZrxBwnVZRZShKhakZH0BIz5X5Iz5Vo3qXQ0Y0D6v2ecDXWZnLyRezTY+0JPlZdfAr4UdOmECgcAYsuA5t2keukkeAR7qDZYsy
stVIEsXujmevjPTlMHJxRySa5jpWzTeCqQS4zKpnu0ayogTCyUSYgGTYsYPYigAhr67dcQHzy95d9wF0bv0B9BYZmTYoHC4ThrElX1DPkYFU1JJjPS+BhNID
GTK+vH4wZFFWHm8Fyhmgvexo4A6/yxAZWykDwBKG9NUDN/AoqUfJFcmRCD616Bt4FoNlzk7mfLg92W61pywvHQ+uxCuFWqwFVfUUInLJ6pfPvdm7u0=

共钥:MIIBojANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAY8AMIIBigKCAYEAuoaZDELPg9F3n0zREqKM9wmrs/E6ZezWhypt1/Ga6izv0HwqltmaKM5ZFxYu58zcD0AXxL9VY
F4Yk+VTsvq9uC3HN6GpDbUll2LgaF62iV3aROxKlSnT0mW8c09zoUkNEKl9xdmNfXrs+UQfIw/RgRCflR05wSiKboF+Iqwlo9U2CmwfFxmx/OcHFhuLh9pJ+
NQ6jPCD8PU0w6TKMluwRB0obpTkvuxtTXe667Wn9LQspPW1XZrPTrvicylkXwkBcbhB9bFr4o1uEfNzkGH6RmtpLyYIlED9DvU0ApqdPiJlok4Vn2G4qqxci
VcpyA5KPJhV11qJZnX6tZsrjYNdurFHtcD5mYbSAufeYafeuSvG8E4koPMHrklzpAFyewq+DiwjopkqweKnS7nqowITHEFrh12xmQqp627ThZs8cUTR/E1o4
cj77V5XX+2ytAkGkrhNpHwIu2CsAcMyPIgG1aJmIexHVbzB6v2JcBD4PA6nLgCTg2qnJ2bMu6JirmVnAgMBAAE=

3 cryptage par clé privée

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
    
    
        String input = "国泰民安";
        // 加密算法
        String algorithm = "RSA";
        //  创建密钥对生成器对象
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        // 生成密钥对
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 生成私钥
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 生成公钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

        // 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,privateKey);
        // 私钥加密
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        System.out.println(Base64.encodeBase64String(bytes));
    }

gjfiD1F+DOFk2IHqrTWSKe+8qGLCihNuu+RrZY6CKji0H56RUhSL3P5fW2X3FXpCrY+CMsGg16HfmR3boeX1qY4e0NJU0JtE1Ch4uERigH1eM/MUCUaFaVI4
9roDAcqbz0v+lnsX41mOCQ4YSd742XoIg7cJX1GcsHhkXDF3JCM/fDxdHYR63ApmSpzr+qfoelntnc+Xah90i3UR/PPiEZ6/6JWz7mU5DK/X5IVnqgGObNCl
syH7tWcwl34IcrszFvK4ovtxeYVQken7IHgW8LMCxWGXWyDThC+9A/d9AV9vlLLuzZcYEvRYMS5BzZqr9gzdrgYE1hsRouFQ0yyuOUoVAbaqAjqhPRTTIj0E
QUl2PpB7hi561x/j/58w9dsoI3gKp/G6SBl40yyuxbm5z/RGYxjeZhyIC4Lm/ddpCQpJ5qzZ/WX6N9fSqjwQLaHSQpgmsy5zdZRkZchxknw8LgONSzObwA5/
F561oXgtHWD44+SzZHoOGY3hDSU3oKMT

4 chiffrement à clé privée déchiffrement à clé publique

• Cryptage à clé privée, uniquement décryptage à clé publique

public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException {
    
    
        String input = "国泰民安";
        System.out.println(input);
        // 加密算法
        String algorithm = "RSA";
        //  创建密钥对生成器对象
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm);
        // 生成密钥对
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 生成私钥
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 生成公钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

        // 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,privateKey);
        // 私钥加密
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes());
        System.out.println(Base64.encodeBase64String(bytes));

        // 私钥进行解密
        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(bytes);
        System.out.println(new String(bytes1));
    }

国泰民安
VfUXV9TiXxeRx5/gq13GtsNm76BSw/63e1SaOI1szLnb9DjE4hfCmim0qqqOQYSp5fyE45694Dlj37p7/+eu7gMAuJN5PYZfN7bYQZ+ZIJeXCiEO/IWXFzQW
yIgoyqUjZ1i6ja0yfHhY0FXkBBJCr2SNwBiMW1lEQav0UE/i05Dj3+OOKDTKNbIgMLcsZfM3WPSNJWJq7bthnjO0KTPSdG5Dl+/eJictaSGTk0it5+D1l4G6
N8CfTfshG9c3vWbfmqgmU8GaA5Iqo1eHINPpS9SZOoAAokGEzmDkx2VJQiQO3GELIdcCGvyWvZIm7PlAV8EYzxTQiHRSuwiCJyGGABC+I9iEFwDaZwYCTAh7
roSwtpt1ax/KgQfbhv8vNE+/3ADnnvFgzDX6LfWuSl0vhclh9kl0ECnIICJd6dxKwCAZkctiwdOoPrbGnK4lWXbeTbdkxBpdw9LcnWMkCuCVy53k47OjB3S+
t+Uktr2snJAjJDYG4ZZmrQpEIj17zLKZ
国泰民安

5 Enregistrer et lire la clé publique et la clé privée

5.1 Enregistrer la clé publique et la clé privée

public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        String input = "硅谷";
        // 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
     */
    private static void generateKeyToFile(String algorithm, String pubPath, String priPath) throws Exception {
    
    
        // 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.encodeBase64String(publicKeyEncoded);
        String privateKeyString = Base64.encodeBase64String(privateKeyEncoded);
        // 保存文件
        FileUtils.writeStringToFile(new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName("UTF-8"));
        FileUtils.writeStringToFile(new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName("UTF-8"));

    }

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5.2 Lire les clés publiques et privées

public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        String input = "明德新民，止于至善";
        // 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 = getPrivateKey("a.pri", algorithm);
        //读取公钥
        PublicKey publicKey = getPublicKey("a.pub", algorithm);

        String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input);
        String res = decryptRSA(algorithm, publicKey, s);
        System.out.println(res);
    }

    /**
     * 解密数据
     *
     * @param algorithm      : 算法
     * @param encrypted      : 密文
     * @param key            : 密钥
     * @return : 原文
     */
    public static String decryptRSA(String algorithm,Key key,String encrypted) throws Exception{
    
    
        // 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.decodeBase64(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);
        return new String(bytes1);

    }
    /**
     * 使用密钥加密数据
     *
     * @param algorithm      : 算法
     * @param input          : 原文
     * @param key            : 密钥
     * @return : 密文
     */
    public static String encryptRSA(String algorithm,Key key,String input) throws Exception{
    
    
        // 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
        return Base64.encodeBase64String(bytes);
    }

    public static PublicKey getPublicKey(String pulickPath,String algorithm) throws Exception{
    
    
        // 将文件内容转为字符串
        String publicKeyString = FileUtils.readFileToString(new File(pulickPath), Charset.defaultCharset());
        // 获取密钥工厂
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
        // 构建密钥规范 进行Base64解码
        X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(publicKeyString));
        // 生成公钥
        return keyFactory.generatePublic(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
     */
    private static void generateKeyToFile(String algorithm, String pubPath, String priPath) throws Exception {
    
    
        // 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.encodeBase64String(publicKeyEncoded);
        String privateKeyString = Base64.encodeBase64String(privateKeyEncoded);
        // 保存文件
        FileUtils.writeStringToFile(new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName("UTF-8"));
        FileUtils.writeStringToFile(new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName("UTF-8"));

    }

    public static PrivateKey getPrivateKey(String priPath,String algorithm) throws Exception{
    
    
        // 将文件内容转为字符串
        String privateKeyString = FileUtils.readFileToString(new File(priPath), Charset.defaultCharset());
        // 获取密钥工厂
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);
        // 构建密钥规范 进行Base64解码
        PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(privateKeyString));
        // 生成私钥
        return keyFactory.generatePrivate(spec);
    }