RSA加密与解密(Java实现)

RSA加密算法是一种非对称加密算法，它使用一对密钥来进行加密和解密操作。

基本原理

在这里插入图片描述

加密过程：
密钥生成：首先需要生成一对密钥，这对密钥包括一个公钥和一个私钥。公钥是公开的，可以分发给任何人，而私钥必须保密，只有信息的接收方自己知道。
加密信息：发送方使用接收方提供的公钥对信息进行加密。加密过程可以用数学公式表示为：c = m^e mod n，其中c是密文，m是明文，e是公钥指数，n是模数。
解密过程：
解密信息：接收方收到密文后，使用自己的私钥对密文进行解密。解密过程可以用数学公式表示为：m = c^d mod n，其中m是恢复出的明文，c是密文，d是私钥指数，n是模数。
安全性：
RSA算法的安全性基于大数分解的难度，即在有限的时间内很难将一个大数分解成两个质数的乘积。因此，只要选择足够大的质数p和q来生成模数n，就能确保算法的安全性。此外，为了提高安全性，通常会在加密过程中加入随机数，以防止相同的明文产生相同的密文，这种技术被称为随机填充或随机化。
正确性：
RSA算法的正确性基于模运算的性质和欧拉定理。由于(ed - 1)能够被φ(n)整除，这意味着e和d是关于模φ(n)的逆元。因此，当对密文c进行d次幂然后对模数n取模时，可以得到原始的明文m。

java实现

package cn.hyperchain.common.utils;

import cn.hutool.core.codec.Base64;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.crypto.Cipher;
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.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

/**
 * RSA加解密.
 *
 * @author zhupeng
 * @version 3.3.1, 2023/10/18
 */
@Slf4j
@Component
public class RsaUtils {

    /**
     * 加密算法.
     */
    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";

    /**
     * RSA秘钥.
     */
    public static String rsaPrivateKey = "B+7PxcVSjOCnJt45lDjfKsuVA8UMrFBkrRIi";

    /**
     * 赋值.
     *
     * @param rsaPrivateKey 配置的私钥
     */
    @Value("${auth.rsa.privateKey:}")
    public void setRsaPrivateKey(String rsaPrivateKey) {
        this.rsaPrivateKey = rsaPrivateKey;
    }

    /**
     * 私钥解密.
     *
     * @param text             待解密的文本
     * @return 解密后的文本
     */
    public static String decryptByPrivateKey(String text) {
        return decryptByPrivateKey(rsaPrivateKey, text);
    }

    /**
     * 私钥解密.
     *
     * @param privateKeyString 私钥
     * @param text             待解密的文本
     * @return 解密后的文本
     */
    public static String decryptByPrivateKey(String privateKeyString, String text) {
        try {
            PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec5 = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString));
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec5);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            byte[] result = cipher.doFinal(Base64.decode(text));
            return new String(result);
        } catch (Exception e) {
            log.error("decryptByPrivateKey error", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * 公钥加密.
     *
     * @param publicKeyString 公钥
     * @param text            待加密的文本
     * @return 加密后的文本
     */
    public static String encryptByPublicKey(String publicKeyString, String text) {
        try {
            X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec2 = new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString));
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec2);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            byte[] result = cipher.doFinal(text.getBytes());
            return Base64.encode(result);
        } catch (Exception e) {
            log.error("encryptByPublicKey error", e);
            return null;
        }
    }

    /**
     * 构建RSA密钥对.
     *
     * @return 生成后的公私钥信息
     */
    public static RsaKeyPair generateKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        keyPairGenerator.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        String publicKeyString = Base64.encode(rsaPublicKey.getEncoded());
        String privateKeyString = Base64.encode(rsaPrivateKey.getEncoded());
        return new RsaKeyPair(publicKeyString, privateKeyString);
    }

    /**
     * RSA密钥对对象.
     */
    @Data
    @NoArgsConstructor
    @AllArgsConstructor
    public static class RsaKeyPair {
        /**
         * 公钥.
         */
        private String publicKey;

        /**
         * 私钥.
         */
        private String privateKey;
    }
}


class RsaUtilsTest {
    @Test
    public void test1() throws Exception {
        // 生成公私钥对
        RsaUtils.RsaKeyPair keyPair = RsaUtils.generateKeyPair();
        System.out.println("keyPair.getPublicKey() = " + keyPair.getPublicKey());
        System.out.println("keyPair.getPrivateKey() = " + keyPair.getPrivateKey());
        // 公钥加密
        String text = "zhu";
        String encryptStr = RsaUtils.encryptByPublicKey(keyPair.getPublicKey(), text);
        System.out.println("密文 = " + encryptStr);
        // 私钥解密
        String plain = RsaUtils.decryptByPrivateKey(keyPair.getPrivateKey(), encryptStr);
        System.out.println("明文 = " + plain);
    }
}