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Android 中 RSA介面加密以及解密

1.RSA簡介

RSA是一種非對稱加密演算法,加密和解密使用不同的金鑰。通訊雙方各握有一對金鑰(稱為公鑰和私鑰)中的一把,己方金鑰加密的資料,只有對方金鑰能夠解密。RSA基於一個數論事實:將兩個大素數相乘十分容易,但想要對其乘積進行因式分解卻極其困 難,因此可以將乘積公開作為加密金鑰,即公鑰,而兩個大素數組合成私鑰。公鑰是可提供給任何人使用,私鑰則為自己所有,供解密之用。

一般在Android中使用RSA加密都是用來介面資料加密和資料的解密 , 我們可以在請求介面時把傳送到後臺的資料進行加密, 然後後臺根據你加密的祕鑰來進行解密 。而後臺返回重要資料的介面也是這樣相反的 後臺進行資料加密  我們根據後臺提供的祕鑰進行解密,這樣可以達到一定程度上的資料安全性,即使抓包得到的資料也是不可見的。

下面演示一組本地的資料加密  

先上效果圖

我們可以看到上面的加密狀態 採用對稱加密方法 公鑰加密和私鑰解密  私鑰加密和公鑰解密的方式  來對資料進行加密

2.Android中進行加密示例

1.此工具類為加密解密工具類 裡面包含公鑰加密和私鑰解密  私鑰加密和公鑰解密2種形式  可直接進行使用

public class RSAUtils {
    public static final String RSA = "RSA";// 非對稱加密金鑰演算法
    public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";//加密填充方式
    public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;//祕鑰預設長度
    public static final byte[] DEFAULT_SPLIT = "#PART#".getBytes();    // 當要加密的內容超過bufferSize,則採用partSplit進行分塊加密
    public static final int DEFAULT_BUFFERSIZE = (DEFAULT_KEY_SIZE / 8) - 11;// 當前祕鑰支援加密的最大位元組數

    /**
     * 隨機生成RSA金鑰對
     *
     * @param keyLength 金鑰長度,範圍:512~2048
     *                  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;
        }
    }

    /**
     * 用公鑰對字串進行加密
     *
     * @param data 原文
     */
    public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
        // 得到公鑰
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
        // 加密資料
        Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPublic);
        return cp.doFinal(data);
    }

    /**
     * 私鑰加密
     *
     * @param data       待加密資料
     * @param privateKey 金鑰
     * @return byte[] 加密資料
     */
    public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {
        // 得到私鑰
        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);
        // 資料加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPrivate);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 公鑰解密
     *
     * @param data      待解密資料
     * @param publicKey 金鑰
     * @return byte[] 解密資料
     */
    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
        // 得到公鑰
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
        // 資料解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPublic);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 使用私鑰進行解密
     */
    public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {
        // 得到私鑰
        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);

        // 解密資料
        Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
        cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPrivate);
        byte[] arr = cp.doFinal(encrypted);
        return arr;
    }

    /**
     * 用公鑰對字串進行分段加密
     *
     */
    public static byte[] encryptByPublicKeyForSpilt(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
        int dataLen = data.length;
        if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {
            return encryptByPublicKey(data, publicKey);
        }
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
        int bufIndex = 0;
        int subDataLoop = 0;
        byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
            buf[bufIndex] = data[i];
            if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {
                subDataLoop++;
                if (subDataLoop != 1) {
                    for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {
                        allBytes.add(b);
                    }
                }
                byte[] encryptBytes = encryptByPublicKey(buf, publicKey);
                for (byte b : encryptBytes) {
                    allBytes.add(b);
                }
                bufIndex = 0;
                if (i == dataLen - 1) {
                    buf = null;
                } else {
                    buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
                }
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        {
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) {
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    /**
     * 分段加密
     *
     * @param data       要加密的原始資料
     * @param privateKey 祕鑰
     */
    public static byte[] encryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {
        int dataLen = data.length;
        if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {
            return encryptByPrivateKey(data, privateKey);
        }
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
        int bufIndex = 0;
        int subDataLoop = 0;
        byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
            buf[bufIndex] = data[i];
            if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {
                subDataLoop++;
                if (subDataLoop != 1) {
                    for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {
                        allBytes.add(b);
                    }
                }
                byte[] encryptBytes = encryptByPrivateKey(buf, privateKey);
                for (byte b : encryptBytes) {
                    allBytes.add(b);
                }
                bufIndex = 0;
                if (i == dataLen - 1) {
                    buf = null;
                } else {
                    buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
                }
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        {
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) {
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    /**
     * 公鑰分段解密
     *
     * @param encrypted 待解密資料
     * @param publicKey 金鑰
     */
    public static byte[] decryptByPublicKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] publicKey) throws Exception {
        int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
        if (splitLen <= 0) {
            return decryptByPublicKey(encrypted, publicKey);
        }
        int dataLen = encrypted.length;
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
        int latestStartIndex = 0;
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
            byte bt = encrypted[i];
            boolean isMatchSplit = false;
            if (i == dataLen - 1) {
                // 到data的最後了
                byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
                for (byte b : decryptPart) {
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {
                // 這個是以split[0]開頭
                if (splitLen > 1) {
                    if (i + splitLen < dataLen) {
                        // 沒有超出data的範圍
                        for (int j = 1; j < splitLen; j++) {
                            if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {
                                break;
                            }
                            if (j == splitLen - 1) {
                                // 驗證到split的最後一位,都沒有break,則表明已經確認是split段
                                isMatchSplit = true;
                            }
                        }
                    }
                } else {
                    // split只有一位,則已經匹配了
                    isMatchSplit = true;
                }
            }
            if (isMatchSplit) {
                byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
                for (byte b : decryptPart) {
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        {
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) {
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }

    /**
     * 使用私鑰分段解密
     *
     */
    public static byte[] decryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {
        int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
        if (splitLen <= 0) {
            return decryptByPrivateKey(encrypted, privateKey);
        }
        int dataLen = encrypted.length;
        List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
        int latestStartIndex = 0;
        for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
            byte bt = encrypted[i];
            boolean isMatchSplit = false;
            if (i == dataLen - 1) {
                // 到data的最後了
                byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
                for (byte b : decryptPart) {
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {
                // 這個是以split[0]開頭
                if (splitLen > 1) {
                    if (i + splitLen < dataLen) {
                        // 沒有超出data的範圍
                        for (int j = 1; j < splitLen; j++) {
                            if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {
                                break;
                            }
                            if (j == splitLen - 1) {
                                // 驗證到split的最後一位,都沒有break,則表明已經確認是split段
                                isMatchSplit = true;
                            }
                        }
                    }
                } else {
                    // split只有一位,則已經匹配了
                    isMatchSplit = true;
                }
            }
            if (isMatchSplit) {
                byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
                System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
                byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
                for (byte b : decryptPart) {
                    allBytes.add(b);
                }
                latestStartIndex = i + splitLen;
                i = latestStartIndex - 1;
            }
        }
        byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
        {
            int i = 0;
            for (Byte b : allBytes) {
                bytes[i++] = b.byteValue();
            }
        }
        return bytes;
    }
}

本地進行字串加密測試 首先獲取生成祕鑰的方法 獲取公鑰和私鑰

        text = "測試加密 RSA";

        keyPair = RSAUtils.generateRSAKeyPair(RSAUtils.DEFAULT_KEY_SIZE);
        // 公鑰
        publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        // 私鑰
        privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

公鑰加密  獲取加密後的資料

              //公鑰加密
                byte[] encryptBytes = new byte[0];
                try {
                    encryptBytes = RSAUtils.encryptByPublicKeyForSpilt(text.getBytes(), publicKey.getEncoded());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                encryStr = Base64.encode(encryptBytes);
                Log.d("RSA", "加密後的資料:" + encryStr);

利用公鑰加密後對稱的私鑰進行解密  結果請看效果圖

                //私鑰解密
                byte[] decryptBytes = new byte[0];
                try {
                    decryptBytes = RSAUtils.decryptByPrivateKeyForSpilt(Base64.decode(encryStr), privateKey.getEncoded());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                String decryStr = new String(decryptBytes);
                Log.d("RSA", "解密後的資料:" + decryStr);

私鑰加密  獲取加密後的資料

                //私鑰加密
                byte[] encryptBytes2 = new byte[0];
                try {
                    encryptBytes2 = RSAUtils.encryptByPrivateKeyForSpilt(text.getBytes(), privateKey.getEncoded());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                encryStr = Base64.encode(encryptBytes2);
                Log.d("RSA", "加密後的資料:" + encryStr);

利用私鑰加密後對稱的公鑰進行解密  結果請看效果圖

                //公鑰解密
                byte[] decryptBytes2 = new byte[0];
                try {
                    decryptBytes2 = RSAUtils.decryptByPublicKeyForSpilt(Base64.decode(encryStr), publicKey.getEncoded());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                decryStr = new String(decryptBytes2);
                Log.d("RSA", "解密後的資料:" + decryStr);

其中用到Base64工具類最好不用系統的  我們可以自己進行自定義實現


public class Base64 {
    private static final char[] legalChars = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"
            .toCharArray();

    public static String encode(byte[] data) {
        int start = 0;
        int len = data.length;
        StringBuffer buf = new StringBuffer(data.length * 3 / 2);

        int end = len - 3;
        int i = start;
        int n = 0;

        while (i <= end) {
            int d = ((((int) data[i]) & 0x0ff) << 16)
                    | ((((int) data[i + 1]) & 0x0ff) << 8)
                    | (((int) data[i + 2]) & 0x0ff);

            buf.append(legalChars[(d >> 18) & 63]);
            buf.append(legalChars[(d >> 12) & 63]);
            buf.append(legalChars[(d >> 6) & 63]);
            buf.append(legalChars[d & 63]);

            i += 3;

            if (n++ >= 14) {
                n = 0;
                buf.append(" ");
            }
        }

        if (i == start + len - 2) {
            int d = ((((int) data[i]) & 0x0ff) << 16)
                    | ((((int) data[i + 1]) & 255) << 8);

            buf.append(legalChars[(d >> 18) & 63]);
            buf.append(legalChars[(d >> 12) & 63]);
            buf.append(legalChars[(d >> 6) & 63]);
            buf.append("=");
        } else if (i == start + len - 1) {
            int d = (((int) data[i]) & 0x0ff) << 16;

            buf.append(legalChars[(d >> 18) & 63]);
            buf.append(legalChars[(d >> 12) & 63]);
            buf.append("==");
        }

        return buf.toString();
    }

    private static int decode(char c) {
        if (c >= 'A' && c <= 'Z')
            return ((int) c) - 65;
        else if (c >= 'a' && c <= 'z')
            return ((int) c) - 97 + 26;
        else if (c >= '0' && c <= '9')
            return ((int) c) - 48 + 26 + 26;
        else
            switch (c) {
                case '+':
                    return 62;
                case '/':
                    return 63;
                case '=':
                    return 0;
                default:
                    throw new RuntimeException("unexpected code: " + c);
            }
    }

    /**
     * Decodes the given Base64 encoded String to a new byte array. The byte
     * array holding the decoded data is returned.
     */

    public static byte[] decode(String s) {
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        try {
            decode(s, bos);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException();
        }
        byte[] decodedBytes = bos.toByteArray();
        try {
            bos.close();
            bos = null;
        } catch (IOException ex) {
            System.err.println("Error while decoding BASE64: " + ex.toString());
        }
        return decodedBytes;
    }

    private static void decode(String s, OutputStream os) throws IOException {
        int i = 0;

        int len = s.length();

        while (true) {
            while (i < len && s.charAt(i) <= ' ')
                i++;

            if (i == len)
                break;

            int tri = (decode(s.charAt(i)) << 18)
                    + (decode(s.charAt(i + 1)) << 12)
                    + (decode(s.charAt(i + 2)) << 6)
                    + (decode(s.charAt(i + 3)));

            os.write((tri >> 16) & 255);
            if (s.charAt(i + 2) == '=')
                break;
            os.write((tri >> 8) & 255);
            if (s.charAt(i + 3) == '=')
                break;
            os.write(tri & 255);

            i += 4;
        }
    }
}

這樣我們就簡單完成了 公鑰加密私鑰解密   和私鑰加密 公鑰解密 兩種加密方式  本文只是個簡單的本地加密示例  具體和後臺除錯可進行部分參考 

採用RSA進行加密,遇到了坑,記錄一下

1.base64工具類Android自帶工具類是不包含部分方法的  需要自定義  可參考本文Base64工具類

2.加密填充方式不能跟後臺一樣  需要替換  這點比較坑

 /**
     * Android 加密填充方式
     */
    public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";

    /**
     * java 後端的加密演算法RSA
     */
    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";

專案程式碼