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Android RSA加密解密

2014-08-23 12:15 555 查看

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概述

RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，该算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥，即公钥，而两个大素数组合成私钥。公钥是可发布的供任何人使用，私钥则为自己所有，供解密之用。关于RSA其它需要了解的知识，参考维基百科:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/RSA%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%BC%94%E7%AE%97%E6%B3%95

在项目开发中对于一些比较敏感的信息需要对其进行加密处理，我们就可以使用RSA这种非对称加密算法来对数据进行加密处理。

使用

秘钥对的生成

1、我们可以在代码里随机生成密钥对

/**
* 随机生成RSA密钥对
*
* @param keyLength
*            密钥长度，范围：512～2048<br>
*            一般1024
* @return
*/
public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength)
{
try
{
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
kpg.initialize(keyLength);
return kpg.genKeyPair();
} catch (NoSuchAlgorithmException e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}

通过这方法我们得到KeyPair后就可以调用 keyPair.getPrivate() 和 pair.getPublic()得到私钥和公钥了。不过实际我们一般是使用2的方法把生成的密钥对保存起来，密钥自己保存，比如服务端，把公钥给客户端(Android)用于加密需要发送的数据，最后服务端根据私钥吧客户端加密的信息解密再处理。

2、通过OpenSSl工具生成密钥对

OpenSSl工具下载：OpenSSl工具（64位的也可使用）使用OpenSSl工具生成密钥对的过程如下：

首先双击打开bin文件夹下的openssl.exe，打开之后是一个命令行窗口：

然后通过如下命令生成私钥：

genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

这条命令是让openssl随机生成了一份私钥，加密长度是1024位，密钥长度，范围：512～2048。执行完命令后就可在bin文件夹下看到rsa_private_key.pem文件了。

用文本类工具打开可看到里面的内容：

这里面的内容是标准的ASCII字符，中间的一大串字符就是私钥数据了。

然后通过如下命令生成公钥：

rsa -in rsa_private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout

打开文件看下里面的内容:

可以看到是跟私钥的文件类似的。

这样密钥就基本生成了，不过这样密钥对的私钥是无法在代码中直接使用的，要想使用它需要借助RSAPrivateKeyStructure这个类，java是不自带的。所以为了方便使用，我们需要对私钥进行PKCS#8编码，命令如下：

pkcs8 -topk8 -in rsa_private_key.pem -out pkcs8_rsa_private_key.pem -nocrypt

这条命令的结果依然是在bin文件夹生成了pkcs8_rsa_private_key.pem文件，打开内容如下：

可以看到中间的私钥内容有所变化了，这样的私钥我们在代码里就方便使用了。

以上的密钥文件使用时需要注意吧头和尾的字符串去掉，我们只取中间的内容。

代码中的使用

首先我们需要封装写个RSA的工具类，方便加密解密的操作。

package com.example.rsa;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import javax.crypto.Cipher;

/**
* @author Mr.Zheng
* @date 2014年8月22日 下午1:44:23
*/
public final class RSAUtils
{
private static String RSA = "RSA";

/**
* 随机生成RSA密钥对(默认密钥长度为1024)
*
* @return
*/
public static KeyPair generateRSAKeyPair()
{
return generateRSAKeyPair(1024);
}

/**
* 随机生成RSA密钥对
*
* @param keyLength
*            密钥长度，范围：512～2048<br>
*            一般1024
* @return
*/
public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength)
{
try
{
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
kpg.initialize(keyLength);
return kpg.genKeyPair();
} catch (NoSuchAlgorithmException e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}

/**
* 用公钥加密 <br>
* 每次加密的字节数，不能超过密钥的长度值减去11
*
* @param data
*            需加密数据的byte数据
* @param pubKey
*            公钥
* @return 加密后的byte型数据
*/
public static byte[] encryptData(byte[] data, PublicKey publicKey)
{
try
{
Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
// 编码前设定编码方式及密钥
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
// 传入编码数据并返回编码结果
return cipher.doFinal(data);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}

/**
* 用私钥解密
*
* @param encryptedData
*            经过encryptedData()加密返回的byte数据
* @param privateKey
*            私钥
* @return
*/
public static byte[] decryptData(byte[] encryptedData, PrivateKey privateKey)
{
try
{
Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(encryptedData);
} catch (Exception e)
{
return null;
}
}

/**
* 通过公钥byte[](publicKey.getEncoded())将公钥还原，适用于RSA算法
*
* @param keyBytes
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeySpecException
*/
public static PublicKey getPublicKey(byte[] keyBytes) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException
{
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
return publicKey;
}

/**
* 通过私钥byte[]将公钥还原，适用于RSA算法
*
* @param keyBytes
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeySpecException
*/
public static PrivateKey getPrivateKey(byte[] keyBytes) throws NoSuchAlgorithmException,
InvalidKeySpecException
{
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
return privateKey;
}

/**
* 使用N、e值还原公钥
*
* @param modulus
* @param publicExponent
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeySpecException
*/
public static PublicKey getPublicKey(String modulus, String publicExponent)
throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException
{
BigInteger bigIntModulus = new BigInteger(modulus);
BigInteger bigIntPrivateExponent = new BigInteger(publicExponent);
RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(bigIntModulus, bigIntPrivateExponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
return publicKey;
}

/**
* 使用N、d值还原私钥
*
* @param modulus
* @param privateExponent
* @return
* @throws NoSuchAlgorithmException
* @throws InvalidKeySpecException
*/
public static PrivateKey getPrivateKey(String modulus, String privateExponent)
throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException
{
BigInteger bigIntModulus = new BigInteger(modulus);
BigInteger bigIntPrivateExponent = new BigInteger(privateExponent);
RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(bigIntModulus, bigIntPrivateExponent);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
return privateKey;
}

/**
* 从字符串中加载公钥
*
* @param publicKeyStr
*            公钥数据字符串
* @throws Exception
*             加载公钥时产生的异常
*/
public static PublicKey loadPublicKey(String publicKeyStr) throws Exception
{
try
{
byte[] buffer = Base64Utils.decode(publicKeyStr);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);
return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
} catch (NoSuchAlgorithmException e)
{
throw new Exception("无此算法");
} catch (InvalidKeySpecException e)
{
throw new Exception("公钥非法");
} catch (NullPointerException e)
{
throw new Exception("公钥数据为空");
}
}

/**
* 从字符串中加载私钥<br>
* 加载时使用的是PKCS8EncodedKeySpec（PKCS#8编码的Key指令）。
*
* @param privateKeyStr
* @return
* @throws Exception
*/
public static PrivateKey loadPrivateKey(String privateKeyStr) throws Exception
{
try
{
byte[] buffer = Base64Utils.decode(privateKeyStr);
// X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(buffer);
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(RSA);
return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
} catch (NoSuchAlgorithmException e)
{
throw new Exception("无此算法");
} catch (InvalidKeySpecException e)
{
throw new Exception("私钥非法");
} catch (NullPointerException e)
{
throw new Exception("私钥数据为空");
}
}

/**
* 从文件中输入流中加载公钥
*
* @param in
*            公钥输入流
* @throws Exception
*             加载公钥时产生的异常
*/
public static PublicKey loadPublicKey(InputStream in) throws Exception
{
try
{
return loadPublicKey(readKey(in));
} catch (IOException e)
{
throw new Exception("公钥数据流读取错误");
} catch (NullPointerException e)
{
throw new Exception("公钥输入流为空");
}
}

/**
* 从文件中加载私钥
*
* @param keyFileName
*            私钥文件名
* @return 是否成功
* @throws Exception
*/
public static PrivateKey loadPrivateKey(InputStream in) throws Exception
{
try
{
return loadPrivateKey(readKey(in));
} catch (IOException e)
{
throw new Exception("私钥数据读取错误");
} catch (NullPointerException e)
{
throw new Exception("私钥输入流为空");
}
}

/**
* 读取密钥信息
*
* @param in
* @return
* @throws IOException
*/
private static String readKey(InputStream in) throws IOException
{
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String readLine = null;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while ((readLine = br.readLine()) != null)
{
if (readLine.charAt(0) == '-')
{
continue;
} else
{
sb.append(readLine);
sb.append('\r');
}
}

return sb.toString();
}

/**
* 打印公钥信息
*
* @param publicKey
*/
public static void printPublicKeyInfo(PublicKey publicKey)
{
RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) publicKey;
System.out.println("----------RSAPublicKey----------");
System.out.println("Modulus.length=" + rsaPublicKey.getModulus().bitLength());
System.out.println("Modulus=" + rsaPublicKey.getModulus().toString());
System.out.println("PublicExponent.length=" + rsaPublicKey.getPublicExponent().bitLength());
System.out.println("PublicExponent=" + rsaPublicKey.getPublicExponent().toString());
}

public static void printPrivateKeyInfo(PrivateKey privateKey)
{
RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) privateKey;
System.out.println("----------RSAPrivateKey ----------");
System.out.println("Modulus.length=" + rsaPrivateKey.getModulus().bitLength());
System.out.println("Modulus=" + rsaPrivateKey.getModulus().toString());
System.out.println("PrivateExponent.length=" + rsaPrivateKey.getPrivateExponent().bitLength());
System.out.println("PrivatecExponent=" + rsaPrivateKey.getPrivateExponent().toString());

}

}

上面需要注意的就是加密是有长度限制的，过长的话会抛异常！！！

代码中有些需要使用Base64再转换的，而java中不自带，Android中自带，所以自己写出一个来，方便Java后台使用

package com.example.rsa;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

/**
* @author Mr.Zheng
* @date 2014年8月22日 下午9:50:28
*/
public class Base64Utils
{
private static char[] base64EncodeChars = new char[]
{ 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm',
'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5',
'6', '7', '8', '9', '+', '/' };
private static byte[] base64DecodeChars = new byte[]
{ -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,
-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 62, -1, -1, -1, 63, 52, 53,
54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 26, 27, 28, 29,
30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -1, -1,
-1, -1, -1 };

/**
* 加密
*
* @param data
* @return
*/
public static String encode(byte[] data)
{
StringBuffer sb = new StringBuffer();
int len = data.length;
int i = 0;
int b1, b2, b3;
while (i < len)
{
b1 = data[i++] & 0xff;
if (i == len)
{
sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);
sb.append(base64EncodeChars[(b1 & 0x3) << 4]);
sb.append("==");
break;
}
b2 = data[i++] & 0xff;
if (i == len)
{
sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);
sb.append(base64EncodeChars[((b1 & 0x03) << 4) | ((b2 & 0xf0) >>> 4)]);
sb.append(base64EncodeChars[(b2 & 0x0f) << 2]);
sb.append("=");
break;
}
b3 = data[i++] & 0xff;
sb.append(base64EncodeChars[b1 >>> 2]);
sb.append(base64EncodeChars[((b1 & 0x03) << 4) | ((b2 & 0xf0) >>> 4)]);
sb.append(base64EncodeChars[((b2 & 0x0f) << 2) | ((b3 & 0xc0) >>> 6)]);
sb.append(base64EncodeChars[b3 & 0x3f]);
}
return sb.toString();
}

/**
* 解密
*
* @param str
* @return
*/
public static byte[] decode(String str)
{
try
{
return decodePrivate(str);
} catch (UnsupportedEncodingException e)
{
e.printStackTrace();
}
return new byte[]
{};
}

private static byte[] decodePrivate(String str) throws UnsupportedEncodingException
{
StringBuffer sb = new StringBuffer();
byte[] data = null;
data = str.getBytes("US-ASCII");
int len = data.length;
int i = 0;
int b1, b2, b3, b4;
while (i < len)
{

do
{
b1 = base64DecodeChars[data[i++]];
} while (i < len && b1 == -1);
if (b1 == -1)
break;

do
{
b2 = base64DecodeChars[data[i++]];
} while (i < len && b2 == -1);
if (b2 == -1)
break;
sb.append((char) ((b1 << 2) | ((b2 & 0x30) >>> 4)));

do
{
b3 = data[i++];
if (b3 == 61)
return sb.toString().getBytes("iso8859-1");
b3 = base64DecodeChars[b3];
} while (i < len && b3 == -1);
if (b3 == -1)
break;
sb.append((char) (((b2 & 0x0f) << 4) | ((b3 & 0x3c) >>> 2)));

do
{
b4 = data[i++];
if (b4 == 61)
return sb.toString().getBytes("iso8859-1");
b4 = base64DecodeChars[b4];
} while (i < len && b4 == -1);
if (b4 == -1)
break;
sb.append((char) (((b3 & 0x03) << 6) | b4));
}
return sb.toString().getBytes("iso8859-1");
}

}

最后就是真正使用它们了：

package com.example.rsa;

import java.io.InputStream;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Base64;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;

public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener
{
private Button btn1, btn2;// 加密，解密
private EditText et1, et2, et3;// 需加密的内容，加密后的内容，解密后的内容

/* 密钥内容 base64 code */
private static String PUCLIC_KEY = "MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCfRTdcPIH10gT9f31rQuIInLwe"
+ "\r" + "7fl2dtEJ93gTmjE9c2H+kLVENWgECiJVQ5sonQNfwToMKdO0b3Olf4pgBKeLThra" + "\r"
+ "z/L3nYJYlbqjHC3jTjUnZc0luumpXGsox62+PuSGBlfb8zJO6hix4GV/vhyQVCpG" + "\r"
+ "9aYqgE7zyTRZYX9byQIDAQAB" + "\r";
private static String PRIVATE_KEY = "MIICdwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmEwggJdAgEAAoGBAJ9FN1w8gfXSBP1/"
+ "\r" + "fWtC4gicvB7t+XZ20Qn3eBOaMT1zYf6QtUQ1aAQKIlVDmyidA1/BOgwp07Rvc6V/" + "\r"
+ "imAEp4tOGtrP8vedgliVuqMcLeNONSdlzSW66alcayjHrb4+5IYGV9vzMk7qGLHg" + "\r"
+ "ZX++HJBUKkb1piqATvPJNFlhf1vJAgMBAAECgYA736xhG0oL3EkN9yhx8zG/5RP/" + "\r"
+ "WJzoQOByq7pTPCr4m/Ch30qVerJAmoKvpPumN+h1zdEBk5PHiAJkm96sG/PTndEf" + "\r"
+ "kZrAJ2hwSBqptcABYk6ED70gRTQ1S53tyQXIOSjRBcugY/21qeswS3nMyq3xDEPK" + "\r"
+ "XpdyKPeaTyuK86AEkQJBAM1M7p1lfzEKjNw17SDMLnca/8pBcA0EEcyvtaQpRvaL" + "\r"
+ "n61eQQnnPdpvHamkRBcOvgCAkfwa1uboru0QdXii/gUCQQDGmkP+KJPX9JVCrbRt" + "\r"
+ "7wKyIemyNM+J6y1ZBZ2bVCf9jacCQaSkIWnIR1S9UM+1CFE30So2CA0CfCDmQy+y" + "\r"
+ "7A31AkB8cGFB7j+GTkrLP7SX6KtRboAU7E0q1oijdO24r3xf/Imw4Cy0AAIx4KAu" + "\r"
+ "L29GOp1YWJYkJXCVTfyZnRxXHxSxAkEAvO0zkSv4uI8rDmtAIPQllF8+eRBT/deD" + "\r"
+ "JBR7ga/k+wctwK/Bd4Fxp9xzeETP0l8/I+IOTagK+Dos8d8oGQUFoQJBAI4Nwpfo" + "\r"
+ "MFaLJXGY9ok45wXrcqkJgM+SN6i8hQeujXESVHYatAIL/1DgLi+u46EFD69fw0w+" + "\r" + "c7o0HLlMsYPAzJw="
+ "\r";

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
initView();
}

private void initView()
{
btn1 = (Button) findViewById(R.id.btn1);
btn2 = (Button) findViewById(R.id.btn2);
btn1.setOnClickListener(this);
btn2.setOnClickListener(this);

et1 = (EditText) findViewById(R.id.et1);
et2 = (EditText) findViewById(R.id.et2);
et3 = (EditText) findViewById(R.id.et3);
}

@Override
public void onClick(View v)
{
switch (v.getId())
{
// 加密
case R.id.btn1:
String source = et1.getText().toString().trim();
try
{
// 从字符串中得到公钥
// PublicKey publicKey = RSAUtils.loadPublicKey(PUCLIC_KEY);
// 从文件中得到公钥
InputStream inPublic = getResources().getAssets().open("rsa_public_key.pem");
PublicKey publicKey = RSAUtils.loadPublicKey(inPublic);
// 加密
byte[] encryptByte = RSAUtils.encryptData(source.getBytes(), publicKey);
// 为了方便观察吧加密后的数据用base64加密转一下，要不然看起来是乱码,所以解密是也是要用Base64先转换
String afterencrypt = Base64Utils.encode(encryptByte);
et2.setText(afterencrypt);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
break;
// 解密
case R.id.btn2:
String encryptContent = et2.getText().toString().trim();
try
{
// 从字符串中得到私钥
// PrivateKey privateKey = RSAUtils.loadPrivateKey(PRIVATE_KEY);
// 从文件中得到私钥
InputStream inPrivate = getResources().getAssets().open("pkcs8_rsa_private_key.pem");
PrivateKey privateKey = RSAUtils.loadPrivateKey(inPrivate);
// 因为RSA加密后的内容经Base64再加密转换了一下，所以先Base64解密回来再给RSA解密
byte[] decryptByte = RSAUtils.decryptData(Base64Utils.decode(encryptContent), privateKey);
String decryptStr = new String(decryptByte);
et3.setText(decryptStr);
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
break;
default:
break;
}
}

}

我把密钥放到assest资源文件夹里了，也可以直接使用字符串得到，上面注释掉了。

最后我们来看下效果吧：

源码下载地址：Github: java-android-rsa-aes-des fixed
bug

Eclipse: http://download.csdn.net/detail/bbld_/7806673

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标签： Android RSA RSA加密通讯加密数据加密

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