Java 中的 RSA 算法

前面讲解了 RSA 算法的原理，并讲了怎么手工加解密，现在我们来在编程语言中实践下吧！

在 Java 中，Java 标准库提供了 RSA 算法的实现。

示例

示例代码如下：

package chapter12Hash;

import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import javax.crypto.Cipher;

public class EncryptDemo5RSA {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 明文
        byte[] plain = "Hello, encrypt use RSA".getBytes("UTF-8");

        // 创建公钥／私钥对:
        Person alice = new Person("Alice");

        // 用Alice的公钥加密:
        byte[] pk = alice.getPublicKey();
        System.out.println(String.format("public key: %x", new BigInteger(1, pk)));
        byte[] encrypted = alice.encrypt(plain);
        System.out.println(String.format("encrypted: %x", new BigInteger(1, encrypted)));

        // 用Alice的私钥解密:
        byte[] sk = alice.getPrivateKey();
        System.out.println(String.format("private key: %x", new BigInteger(1, sk)));
        byte[] decrypted = alice.decrypt(encrypted);
        System.out.println(new String(decrypted, "UTF-8"));
    }
}


class Person  {
    String name;
    PrivateKey sk; //私钥
    PublicKey pk; //公钥

    public Person(String name) throws GeneralSecurityException{
        this.name = name;
        KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        kpGen.initialize(1025);
        KeyPair kp = kpGen.generateKeyPair();
        this.sk = kp.getPrivate();
        this.pk = kp.getPublic();
    }

    //把私钥导出为字节
    public byte[] getPrivateKey() {
        return this.sk.getEncoded();
    }

    // 把公钥导出为字节
    public byte[] getPublicKey() {
        return this.pk.getEncoded();
    }

    // 用公钥加密:
    public byte[] encrypt(byte[] message) throws GeneralSecurityException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.pk);
        return cipher.doFinal(message);
    }

    // 用私钥解密:
    public byte[] decrypt(byte[] input) throws GeneralSecurityException {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, this.sk);
        return cipher.doFinal(input);
    }
}

RSA 的公钥和私钥都可以通过 getEncoded() 方法获得以 byte[] 表示的二进制数据，并根据需要保存到文件中。要从 byte[] 数组恢复公钥或私钥，可以这么写：

byte[] pkData = ...
byte[] skData = ...
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("RSA");
// 恢复公钥:
X509EncodedKeySpec pkSpec = new X509EncodedKeySpec(pkData);
PublicKey pk = kf.generatePublic(pkSpec);
// 恢复私钥:
PKCS8EncodedKeySpec skSpec = new PKCS8EncodedKeySpec(skData);
PrivateKey sk = kf.generatePrivate(skSpec);

以 RSA 算法为例，它的密钥有 256/512/1024/2048/4096 等不同的长度。长度越长，密码强度越大，当然计算速度也越慢。

如果修改待加密的 byte[] 数据的大小，可以发现，使用 512bit 的 RSA 加密时，明文长度不能超过 53 字节，使用 1024bit 的 RSA 加密时，明文长度不能超过 117 字节，这也是为什么使用 RSA 的时候，总是配合 AES 一起使用，即用 AES 加密任意长度的明文，用 RSA 加密 AES 口令。