公私鑰加密及數字簽名（RSA）
阿新 • • 發佈：2018-12-11
公私鑰加密及數字簽名
1、公鑰與私鑰原理
1.1、私鑰演算法
私鑰加密演算法，又稱 對稱加密演算法，因為這種演算法解密金鑰和加密金鑰是相同的。也正因為同一金鑰既用於加密又用於解密，所以這個金鑰是不能公開的。常見的有《DES加密演算法》、《AES加密演算法》。
1.2、私鑰演算法
公鑰加密演算法，也就是 非對稱加密演算法，這種演算法加密和解密的密碼不一樣，一個是公鑰，另一個是私鑰：
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公鑰和私鑰成對出現
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公開的金鑰叫公鑰，只有自己知道的叫私鑰
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用公鑰加密的資料只有對應的私鑰可以解密
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用私鑰加密的資料只有對應的公鑰可以解密
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如果可以用公鑰解密，則必然是對應的私鑰加的密
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如果可以用私鑰解密，則必然是對應的公鑰加的密
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公鑰和私鑰是相對的，兩者本身並沒有規定哪一個必須是公鑰或私鑰。
2、公鑰加密私鑰解密
公鑰加密私鑰解密應用場景：對資料加密安全性要求高。 Java實現的demo：
package com.tzt.common.util;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security. 3、私鑰加密公鑰解密
私鑰加密公鑰解密應用場景：通訊需要確保是我需要的服務方給的（數字證書）。 在實現之前，需要先準備對應公私鑰，生成公私鑰的方式及步驟： 用OpenSSL生成一對祕鑰：
#生成RSA私鑰，預設是編碼方式為PEM的PKCS#1格式
#PKCS#1格式是傳統的私鑰格式
openssl genrsa -out key.pem 1024
#從私鑰中生成公鑰，給OpenSSL驗籤用的
openssl rsa -in key.pem -out pub.pem -pubout
#把PEM編碼格式的私鑰轉換成DER編碼的私鑰，同時進行PKCS#1轉換成PKCS#8（Java預設只能處理PKCS#8的格式）
#-nocrypt 意思是不加密
#給Java用
openssl pkcs8 -topk8 -in key.pem -out pkcs8_prikey.der -inform PEM -outform DER -nocrypt
#從私鑰中匯出DER編碼的公鑰
#給Java用
openssl rsa -in key.pem -pubout -outform DER -out pubkey.der
Java實現的demo：
package com.tzt.common.util;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
/**
* Created by libb on 2018/9/25.
*/
public class SignatureUtil {
public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
byte[] publicKeyData = Files.readAllBytes(Paths.get("D:\\workspaces\\eclipse_other\\tzt-inner-common\\src\\main\\resources\\signature\\pubkey.der"));
byte[] privateKeyData = Files.readAllBytes(Paths.get("D:\\workspaces\\eclipse_other\\tzt-inner-common\\src\\main\\resources\\signature\\pkcs8_prikey.der"));
X509EncodedKeySpec publicKeySpec= new X509EncodedKeySpec(publicKeyData);
PKCS8EncodedKeySpec privateKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKeyData);
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(publicKeySpec);
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(privateKeySpec);
return new KeyPair(publicKey, privateKey);
}
/**
* @description 私鑰生成簽名
* Signature.getInstance(algorithm) 演算法格式為 <digest>with<encryption>
* 支援的演算法有：MD5withRSA、SHA256withRSA、SHA256withDSA等等
* 全部支援的演算法見官方文件：
* https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html#Signature
* @param signatureAlgorithm 簽名演算法
* @param privateKey 私鑰
* @param data 簽名源資料（位元組陣列）
* @return byte[] 已簽名資料
* @throws Exception 異常處理
*/
public static byte[] sign(String signatureAlgorithm, PrivateKey privateKey, byte[] data) throws Exception {
Signature sign = Signature.getInstance(signatureAlgorithm);
sign.initSign(privateKey);
sign.update(data);
byte[] result = sign.sign();
return result;
}
/**
* @description 公鑰驗籤
* @param signatureAlgorithm 簽名演算法
* @param publicKey 公鑰
* @param data 簽名源資料（位元組陣列）
* @param signature 已簽名資料
* @return boolean 驗籤是否成功的結果
* @throws Exception
*/
public static boolean verify(String signatureAlgorithm, PublicKey publicKey, byte[] data, byte[] signature) throws Exception {
Signature sign = Signature.getInstance(signatureAlgorithm);
sign.initVerify(publicKey);
sign.update(data);
return sign.verify(signature);
}
/**
* 測試
* @param args
* @throws Exception
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
KeyPair keyPair = getKeyPair();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
String signatureAlgorithm = "SHA256withRSA";
//需要簽名的資料
byte[] data = Files.readAllBytes(Paths.get("D:\\dapp_download\\資料庫\\MySQL\\SQLyog_Enterprise.zip"));
//資料+私鑰簽名
byte[] signatureData = sign(signatureAlgorithm, privateKey, data);
//資料+公鑰+簽名結果進行驗證
boolean result = verify(signatureAlgorithm, publicKey, data, signatureData);
System.out.println(result);
}
}