注意：本节内容主要参考自《Java加密与解密的艺术（第2版）》第8章“高等加密算法–非对称加密算法”
11.1、非对称加密算法
特点：
- 发送方和接收方均有一个密钥对（公钥+私钥），其中公钥传播，私钥自己保存，不需要传播
- 私钥不需要传播的特性解决了对称加密算法中密钥传播的困难（这个困难一般通过线下传递可以解决）
- 加密安全性极高，只用于一些电子商务网站，加解密速度远低于对称加密
- 一般情况下，为了解决非对称加密算法加解密速度低的问题，采用非对称加密（使用公钥+私钥对对称加密的密钥进行加解密）+对称加密（加解密数据）相结合的方式。
常见算法：
- DH（非对称加密的基石）
- RSA（非对称加密的经典，除了可用于非对称加密，也可用于数字签名，RSA–155(512位密钥)已被破解）
- ElGamal
11.2、DH（仅能用于密钥分配，不能加解密数据）
实现方式：
- JDK（密钥长度：512~1024中的64的整数倍）
几个概念：
- 密钥对：公钥+私钥
- 本地密钥：对称加密的密钥
整个流程：
1）甲乙双方初始化各自的密钥对
甲方构建出密钥对keyPair1–>乙方使用甲方的密钥对中的公钥publicKey1构建出自己的密钥对keyPair2
2）甲乙双方构建各自的本地密钥
甲方使用自己的私钥privateKey1+乙方的公钥publicKey2构建出自己的本地密钥key1
乙方使用自己的私钥privateKey2+甲方的公钥publicKey1构建出自己的本地密钥key2
最后会发现key1==key2，这两个本地密钥将会是接下来对对称加密所使用的密钥
3）发送方（甲方或乙方均可）使用本地密钥+对称加密算法对待加密数据进行加密，传递给接收方
4）接收方使用本地密钥+对称加密算法对待解密数据进行解密
1 package com.util.dh; 2 3 import java.io.UnsupportedEncodingException; 4 import java.security.InvalidAlgorithmParameterException; 5 import java.security.InvalidKeyException; 6 import java.security.Key; 7 import java.security.KeyFactory; 8 import java.security.KeyPair; 9 import java.security.KeyPairGenerator; 10 import java.security.NoSuchAlgorithmException; 11 import java.security.PrivateKey; 12 import java.security.PublicKey; 13 import java.security.spec.InvalidKeySpecException; 14 import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; 15 import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; 16 17 import javax.crypto.BadPaddingException; 18 import javax.crypto.Cipher; 19 import javax.crypto.IllegalBlockSizeException; 20 import javax.crypto.KeyAgreement; 21 import javax.crypto.NoSuchPaddingException; 22 import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey; 23 import javax.crypto.spec.DHParameterSpec; 24 import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; 25 26 import org.apache.commons.codec.binary.Base64; 27 28 /** 29 * 基于JDK的DH算法，工作模式采用ECB 30 */ 31 public class DHJDK { 32 private static final String ENCODING = "UTF-8"; 33 private static final String FDC_KEY_ALGORITHM = "DH";//非对称加密密钥算法 34 private static final String DC_KEY_ALGORITHM = "AES";//产生本地密钥的算法（对称加密密钥算法） 35 private static final String CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";//加解密算法 格式：算法/工作模式/填充模式 注意：ECB不使用IV参数 36 private static final int FDC_KEY_SIZE = 512;//非对称密钥长度（512~1024之间的64的整数倍） 37 38 /** 39 * 生成甲方密钥对 40 */ 41 public static KeyPair initKey() throws NoSuchAlgorithmException{ 42 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密钥对生成器 43 keyPairGenerator.initialize(FDC_KEY_SIZE);//指定密钥长度 44 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密钥对 45 return keyPair; 46 } 47 48 /** 49 * 生成乙方密钥对 50 * @param key 甲方公钥 51 */ 52 public static KeyPair initKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException, 53 InvalidKeySpecException, 54 InvalidAlgorithmParameterException{ 55 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密钥工厂 56 PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key));//还原甲方公钥 57 DHParameterSpec dHParameterSpec = ((DHPublicKey)publicKey).getParams(); 58 59 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());//乙方密钥对生成器 60 keyPairGenerator.initialize(dHParameterSpec);//使用甲方公钥参数初始化乙方密钥对生成器 61 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密钥对 62 return keyPair; 63 } 64 65 /** 66 * DH加密 67 * @param data 带加密数据 68 * @param keyByte 本地密钥，由getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey)产生 69 */ 70 public static byte[] encrypt(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException, 71 NoSuchPaddingException, 72 InvalidKeyException, 73 IllegalBlockSizeException, 74 BadPaddingException, 75 UnsupportedEncodingException { 76 Key key = new SecretKeySpec(keyByte, DC_KEY_ALGORITHM);//生成本地密钥 77 78 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM); 79 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//设置加密模式并且初始化key 80 return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING)); 81 } 82 83 /** 84 * DH解密 85 * @param data 待解密数据为字节数组 86 * @param keyByte 本地密钥，由getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey)产生 87 */ 88 public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException, 89 NoSuchPaddingException, 90 InvalidKeyException, 91 IllegalBlockSizeException, 92 BadPaddingException { 93 Key key = new SecretKeySpec(keyByte, DC_KEY_ALGORITHM);//生成本地密钥 94 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM); 95 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); 96 return cipher.doFinal(data); 97 } 98 99 /** 100 * 根据本方私钥与对方公钥构建本地密钥（即对称加密的密钥） 101 * @param publicKey 对方公钥 102 * @param privateKey 本方私钥 103 */ 104 public static byte[] getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey) throws NoSuchAlgorithmException, 105 InvalidKeySpecException, 106 InvalidKeyException{ 107 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密钥工厂 108 PublicKey pubkey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(publicKey));//还原公钥 109 PrivateKey prikey = keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey));//还原私钥 110 111 KeyAgreement keyAgreement = KeyAgreement.getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); 112 keyAgreement.init(prikey); 113 keyAgreement.doPhase(pubkey, true); 114 return keyAgreement.generateSecret(DC_KEY_ALGORITHM).getEncoded();//生成本地密钥（对称加密的密钥） 115 } 116 117 /** 118 * 获取公钥 119 */ 120 public static byte[] getPublicKey(KeyPair keyPair){ 121 return keyPair.getPublic().getEncoded(); 122 } 123 124 /** 125 * 获取私钥 126 */ 127 public static byte[] getPrivateKey(KeyPair keyPair){ 128 return keyPair.getPrivate().getEncoded(); 129 } 130 131 /** 132 * 测试 133 */ 134 public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, 135 InvalidKeySpecException, 136 InvalidAlgorithmParameterException, 137 InvalidKeyException, 138 NoSuchPaddingException, 139 IllegalBlockSizeException, 140 BadPaddingException, 141 UnsupportedEncodingException { 142 byte[] pubKey1;//甲方公钥 143 byte[] priKey1;//甲方私钥 144 byte[] key1;//甲方本地密钥 145 byte[] pubKey2;//乙方公钥 146 byte[] priKey2;//乙方私钥 147 byte[] key2;//乙方本地密钥 148 149 /*********************测试是否可以正确生成以上6个key，以及key1与key2是否相等*********************/ 150 KeyPair keyPair1 = DHJDK.initKey();//生成甲方密钥对 151 pubKey1 = DHJDK.getPublicKey(keyPair1); 152 priKey1 = DHJDK.getPrivateKey(keyPair1); 153 154 KeyPair keyPair2 = DHJDK.initKey(pubKey1);//根据甲方公钥生成乙方密钥对 155 pubKey2 = DHJDK.getPublicKey(keyPair2); 156 priKey2 = DHJDK.getPrivateKey(keyPair2); 157 158 key1 = DHJDK.getSecretKey(pubKey2, priKey1);//使用对方公钥和自己私钥构建本地密钥 159 key2 = DHJDK.getSecretKey(pubKey1, priKey2);//使用对方公钥和自己私钥构建本地密钥 160 161 System.out.println("甲方公钥pubKey1-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey1)+"@@pubKey1.length-->"+pubKey1.length); 162 System.out.println("甲方私钥priKey1-->"+Base64.encodeBase64String(priKey1)+"@@priKey1.length-->"+priKey1.length); 163 System.out.println("乙方公钥pubKey2-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey2)+"@@pubKey2.length-->"+pubKey2.length); 164 System.out.println("乙方私钥priKey2-->"+Base64.encodeBase64String(priKey2)+"@@priKey2.length-->"+priKey2.length); 165 System.out.println("甲方密钥key1-->"+Base64.encodeBase64String(key1)); 166 System.out.println("乙方密钥key2-->"+Base64.encodeBase64String(key2)); 167 168 /*********************测试甲方使用本地密钥加密数据向乙方发送，乙方使用本地密钥解密数据*********************/ 169 System.out.println("甲方-->乙方"); 170 String data = "找一个好姑娘啊！"; 171 byte[] encodeStr = DHJDK.encrypt(data, key1); 172 System.out.println("甲方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr)); 173 byte[] decodeStr = DHJDK.decrypt(encodeStr, key2); 174 System.out.println("乙方解密后的数据-->"+new String(decodeStr,"UTF-8")); 175 176 /*********************测试乙方使用本地密钥加密数据向甲方发送，甲方使用本地密钥解密数据*********************/ 177 System.out.println("乙方-->甲方"); 178 String data2 = "找一个好姑娘啊！"; 179 byte[] encodeStr2 = DHJDK.encrypt(data2, key2); 180 System.out.println("乙方加密后的数据-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr2)); 181 byte[] decodeStr2 = DHJDK.decrypt(encodeStr, key1); 182 System.out.println("甲方解密后的数据-->"+new String(decodeStr2,"UTF-8")); 183 } 184 }
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注意点：
- 之前说的byte[]数组的比较可以通过依次比较两个数组中的元素进行比较，当然也可以将两个数组进行Base64编码（CC）或十六进制转换（BC/CC）成字符串进行比较
- 测试过程中，自己去测一下key1与key2是否相等，以及甲方发送加密数据，乙方接收数据并解密或者乙方发送加密数据，甲方接收数据并解密
疑问：在我配置非对称密钥为512的时候，测出来的公钥长度是228位，私钥长度是213位，与512差很远，那这里的512到底是怎么计算的？（希望知道的朋友给解释一下）
