数字签名算法-RSA

约定不等于承诺〃 2022-08-21 01:07 308阅读 0赞

**数字签名**（又称公钥数字签名）是一种类似写在纸上的普通的物理签名，但是使用了公钥加密领域的技术实现，用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证，但法条中的电子签章与数字签名，代表之意义并不相同，电子签章用以辨识及确认电子文件签署人身份、资格及电子文件真伪者。而数字签名则是以数学算法或其他方式运算对其加密，才形成电子签章，意即使用数字签名才创造出电子签章。 ——————— 摘自[维基百科][Link 1]

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**签名的好处**  
签名可以保证数据完整性、不可抵赖性、鉴权

**签名过程**  
发送方A将需要传送的数据通过自己的私钥（Private Key）进行签名产生摘要，然后将签名生成的摘要和需要传送的数据一起传输给接收方B，接收方B在接收到数据后通过A的公钥（Public Key）来对签名进行校验。

**RSA签名算法**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>算法</td> 
   <td>密钥长度</td> 
   <td>默认长度</td> 
   <td>签名长度</td> 
   <td>实现方</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MD2withRSA</td> 
   <td>512~65536(64的整数倍)</td> 
   <td>1024</td> 
   <td>与密钥长度相同</td> 
   <td>JDK</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MD5withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHA1withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHA224withRSA</td> 
   <td>2048</td> 
   <td>BC</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHA256withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHA384withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SHA512withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RIPEMD128withRSA</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>RIPEMD168withRSA</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**代码实现：**

public class SignatureWithRSA { 
        // 公/私钥生成算法
        private final static String KEY_ALGORITHM = "RSA";
    
        // 数据签名算法
        /** * JDK实现的RSA签名算法有 MD2withRSA、MD5withRSA、SHA1withRSA * 密钥长度为512~65536（要求为64的整数倍），默认长度为1024，签名的长度和密钥长度相等 * * 其他的RSA签名算法有SHA224withRSA、SHA256withRSA、SHA512withRSA等JDK并未实现， * 但是bouncycastle都做了支持，默认密钥为2048，签名长度同样和密钥长度相等 * */
        private static final String SIGN_ALGORITHM = "SHA1withRSA";
    
        private static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";
    
        private static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";
    
        private static final int KEY_LENGTH = 512;
    
        /** * 初始化密钥 * @throws Exception * */
        public static Map<String, Key> initKey() throws Exception {
            // 实例化密钥生成器
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            // 初始化密钥长度，此处为512
            keyPairGenerator.initialize(KEY_LENGTH);
            // 获取密钥对
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            // 获取RSA公钥
            RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
            // 获取RSA私钥
            RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
    
            Map<String, Key> keyMap = new HashMap<String, Key>();
            keyMap.put(PUBLIC_KEY, rsaPublicKey);
            keyMap.put(PRIVATE_KEY, rsaPrivateKey);
    
            return keyMap;
        }
    
        /** * 获取公钥 * */
        public static RSAPublicKey getPublicKey(Map<String, Key> keyMap) {
            return (RSAPublicKey) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
        }
    
        /** * 获取私钥 * */
        public static RSAPrivateKey getPrivateKey(Map<String, Key> keyMap) {
            return (RSAPrivateKey) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
        }
    
        /** * 使用私钥对数据进行签名 * @throws Exception * @return byte[] * */
        public static byte[] signatureWithPrivateKey(String data, RSAPrivateKey rsaPrivateKey) throws Exception {
            PKCS8EncodedKeySpec encodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            // 获取私钥
            PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(encodedKeySpec);
    
            // 使用签名算法实例化Signature
            Signature signature = Signature.getInstance(SIGN_ALGORITHM);
            // 使用签名私钥进行初始化
            signature.initSign(privateKey);
            // 更新需要签名的数据
            signature.update(data.getBytes());
            // 执行签名
            byte[] signed = signature.sign();
    
            return signed;
        }
    
        /** * 使用公钥对签名的数据进行校验 * @throws Exception * */
        public static boolean verifyWithPublicKey(String data, byte[] signed, RSAPublicKey rsaPublicKey) throws Exception {
            X509EncodedKeySpec encodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
            // 实例化KeyFactory
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
            // 获取签名公钥
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(encodedKeySpec);
    
            Signature signature = Signature.getInstance(SIGN_ALGORITHM);
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(data.getBytes());
            boolean verified = signature.verify(signed);
    
            return verified;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            String msg = "Hello World";
            Map<String, Key> keyMap = initKey();
            RSAPrivateKey priK = getPrivateKey(keyMap);
            RSAPublicKey pubK = getPublicKey(keyMap);
            System.out.println("签名前的数据---->" + msg);
            // 执行签名
            byte[] signedMsg = signatureWithPrivateKey(msg, priK);
            System.out.println("密钥长度---->" + KEY_LENGTH);
            System.out.println("签名后数据长度---->" + signedMsg.length * 8);
            System.out.println("签名后的数据---->" + Base64.encodeBase64String(signedMsg));
            // 校验签名
            boolean verified = verifyWithPublicKey(msg, signedMsg, pubK);
            System.out.println("校验---->" + verified);
        }
    }

输出的结果：

![这里写图片描述][20160308222631339]

以上，就是对RSA签名算法的简单介绍，如有错误请指出，谢谢！

[Link 1]: https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%95%B8%E4%BD%8D%E7%B0%BD%E7%AB%A0
[20160308222631339]: /images/20220731/7023607f7ed04c2ea02af4a4ad33ce76.png