【Java工具类】非对称加密之使用RSA算法序列化保存处理公钥私钥加解密工具类

小鱼儿 2022-11-13 04:22 218阅读 0赞

下面java的序列化将公钥私钥输出到文件PublicKey、PrivateKey保存，加解密都要要反序列化文件为Java字节流，然后进行相应的处理。

*  由于加密后的密文都是字节码形式的，我们要以字符串方式保存或传输的话，可以使用`Base64编码算法`

import javax.crypto.Cipher;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.io.FileOutputStream;
    import java.io.ObjectInputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    import java.math.BigInteger;
    import java.security.*;
    import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
    import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
    import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
    import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
    import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
    import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
    import java.util.Base64;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    /** * 使用java的序列化保存处理公钥私钥加解密 */
    public class RSASerializationUtil { 
        /** * 指定加密算法为RSA */
        private static final String ALGORITHM = "RSA";
        /*指定加密模式和填充方式*/
        private static final String ALGORITHM_MODEL = "RSA/ECB/PKCS1Padding";
        /**指定key的大小，一般为1024，越大安全性越高*/
        private static final  int KEYSIZE = 1024;
        /**指定公钥存放文件*/
        private static final String PUBLIC_KEY_FILE = "PublicKey";
        /**指定私钥存放文件*/
        private static  final String PRIVATE_KEY_FILE = "PrivateKey";
    
    
    
    
        /** * 从base64编码的公钥恢复公钥 * @param key_base64 * @return * @throws Exception */
        public PublicKey getPulbickey(String key_base64) throws Exception{ 
            byte[] pb =  Base64.getDecoder().decode(key_base64);
            X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(pb);
            KeyFactory  keyfactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
            return keyfactory.generatePublic(keySpec);
        }
    
        /** * 从base64编码的私钥恢复私钥 * @param key_base64 * @return * @throws Exception */
        public PrivateKey getPrivatekey(String key_base64) throws Exception{ 
            byte[] pb =  Base64.getDecoder().decode(key_base64);
            PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(pb);
            KeyFactory  keyfactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
            return keyfactory.generatePrivate(keySpec);
        }
    
        //从base64编码的特征值(N,e)恢复公钥
        public static PublicKey getPulbickey(String N_Str,String e_Str) throws Exception{ 
            BigInteger N = new BigInteger(1, Base64.getDecoder().decode(N_Str.getBytes()));
            BigInteger e = new BigInteger(1, Base64.getDecoder().decode(e_Str.getBytes()));
            KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
            RSAPublicKeySpec ps = new RSAPublicKeySpec(N, e);
            PublicKey pkey = kf.generatePublic(ps);
            return pkey;
        }
        //从base64编码的特征值（N,d）恢复私钥
        public static PrivateKey getPrivatekey(String N_Str,String d_Str) throws Exception{ 
            BigInteger N = new BigInteger(1,  Base64.getDecoder().decode(N_Str.getBytes()));
            BigInteger d = new BigInteger(1,  Base64.getDecoder().decode(d_Str.getBytes()));
            KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
            RSAPrivateKeySpec ps = new RSAPrivateKeySpec(N, d);
            PrivateKey pkey = kf.generatePrivate(ps);
            return pkey;
        }
    
        /** * 提取特征值保存，以base64编码密钥 * * @return * @throws Exception */
        public static Map<String ,String> generateKeyPair2() throws Exception{ 
            SecureRandom sr = new SecureRandom();
            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
            kpg.initialize(1024, sr);
            KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
            Key publicKey = kp.getPublic();
            Key privateKey = kp.getPrivate();
            RSAPublicKey rpk = (RSAPublicKey)publicKey;
            RSAPrivateKey rpr= (RSAPrivateKey)privateKey;
            //三个特征值都是BigInteger类型。
            BigInteger N = rpk.getModulus();//N值
            BigInteger e = rpk.getPublicExponent();//e值
            BigInteger d  = rpr.getPrivateExponent();//d值
            Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
            //将BigInteger转为byte[],然后以base64保存
            map.put("N",new String(Base64.getDecoder().decode(N.toByteArray())));
            map.put("e", new String(Base64.getDecoder().decode(e.toByteArray())));
            map.put("d", new String(Base64.getDecoder().decode(d.toByteArray())));
            return map;
        }
    
    
        /** * 以base64编码密钥 * * 通过密钥生成器生成公钥，私钥后，调用publicKey.getEncoded()和privateKey.getEncoded()，此时它生成的比特编码是有独特格式的（公钥是X.509，私钥是PKCS#8）可以使用publicKey.getFormat()，privateKey.getFormat();进行查看。之后对字节码进行Base64编码就行了。 */
        public Map<String ,String> generateKeyPairMap() throws Exception{ 
            /** RSA算法要求有一个可信任的随机数源 */
            SecureRandom sr = new SecureRandom();
            /** 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象 */
            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
            /** 利用上面的随机数据源初始化这个KeyPairGenerator对象 */
            kpg.initialize(KEYSIZE, sr);
            /** 生成密匙对 */
            KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
            /** 得到公钥 */
            Key publicKey = kp.getPublic();
            /** 得到私钥 */
            Key privateKey = kp.getPrivate();
    
            //公钥字节
            byte[] pb = publicKey.getEncoded();
            //由于加密后的密文都是字节码形式的，我们要以字符串方式保存或传输的话，可以使用Base64编码。
            String pbStr = Base64.getEncoder().encodeToString(pb);
            //私钥字节
            byte[] pr = privateKey.getEncoded();
            String prStr = Base64.getEncoder().encodeToString(pr);
    
            Map<String, String> map = new HashMap<>();
            map.put(PUBLIC_KEY_FILE,pbStr);
            map.put(PRIVATE_KEY_FILE, prStr);
            return map;
        }
    
        /**序列化生成密钥对*/
        private static void generateKeyPair() throws Exception { 
            /** RSA算法要求有一个可信任的随机数源 */
            SecureRandom sr = new SecureRandom();
            /** 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象 */
            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
            /** 利用上面的随机数据源初始化这个KeyPairGenerator对象 */
            kpg.initialize(KEYSIZE, sr);
            /** 生成密匙对 */
            KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
            /** 得到公钥 */
            Key publicKey = kp.getPublic();
            /** 得到私钥 */
            Key privateKey = kp.getPrivate();
            /** 用对象流将生成的密钥写入文件 */
            ObjectOutputStream publicOOS = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
                    PUBLIC_KEY_FILE));
            ObjectOutputStream privateOOS = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
                    PRIVATE_KEY_FILE));
            publicOOS.writeObject(publicKey);
            privateOOS.writeObject(privateKey);
            /** 清空缓存，关闭文件输出流 */
            publicOOS.close();
            privateOOS.close();
        }
    
        /**加密方法 source： 源数据*/
        public static byte[] encrypt(String source) throws Exception { 
    
            /** 将文件中的公钥对象读出 */
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    PUBLIC_KEY_FILE));
            Key key = (Key) ois.readObject();
            ois.close();
            /** 得到Cipher对象来实现对源数据的RSA加密 */
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_MODEL);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
            byte[] b = source.getBytes();
            /** 执行加密操作 */
            return cipher.doFinal(b);
        }
    
        /**解密算法 cryptograph:密文*/
        public static String decrypt(byte[] cryptograph) throws Exception { 
            /** 将文件中的私钥对象读出 */
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
                    PRIVATE_KEY_FILE));
            Key key = (Key) ois.readObject();
            /** 得到Cipher对象对已用公钥加密的数据进行RSA解密 */
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM_MODEL);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
            /** 执行解密操作 */
            byte[] bytes = cipher.doFinal(cryptograph);
            return new String(bytes);
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception { 
            //生成密钥对
            generateKeyPair();
    
            // 要加密的字符串
            String source = "Hello World!";
    
            // 生成的密文
            byte[] cryptograph = encrypt(source);
    
            //可以将密文进行base64编码进行传输
            System.out.println(Base64.getEncoder().encodeToString(cryptograph));
    
            // 解密密文
            String target = decrypt(cryptograph);
            System.out.println(target);
        }
    }

main方法执行结果

dQzpKmKcQJkQqBLvCeO/9SWid+9GwaTljOXDRWojhmgUQXxTcvYsbi4QlEk643SiJkMpbqjnT/oCq08aur9FIu5eF2QhxlrH/A+OiA4GyG3kEe/ZTXbUwDeNnxiQc5UeWLX2U3yZZp0YHZe3MNKkjRoFq6L2co1+Pmp3C/qIsLE=
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