第9章安全加密 - 非对称加密

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小牛编辑

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2023-12-01

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1. 介绍

与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公钥（publickey）和私钥（privatekey）。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密；如果用私钥对数据进行加密，那么只有用对应的公钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

简单理解为：加密和解密是不同的钥匙

2. 常见算法

RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等，其中支付宝使用的就是RSA算法

3. RSA 算法原理

质因数、欧拉函数、模反元素
原理很复杂，只需要知道内部是基于分解质因数和取模操作即可

4. 使用步骤

//1，获取cipher 对象
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
//2，通过秘钥对生成器KeyPairGenerator 生成公钥和私钥
KeyPair keyPair = KeyPairGenerator.getInstance("RSA").generateKeyPair();
//使用公钥进行加密，私钥进行解密（也可以反过来使用）
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
//3,使用公钥初始化密码器
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
//4，执行加密操作
byte[] result = cipher.doFinal(content.getBytes());
//使用私钥初始化密码器
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
//执行解密操作
byte[] deResult = cipher.doFinal(result);

5. 注意点

//一次性加密数据的长度不能大于117 字节
private static final int ENCRYPT_BLOCK_MAX = 117;
//一次性解密的数据长度不能大于128 字节
private static final int DECRYPT_BLOCK_MAX = 128;

6. 分批操作

/**
* 分批操作
*
* @param content 需要处理的数据
* @param cipher 密码器（根据cipher 的不同，操作可能是加密或解密）
* @param blockSize 每次操作的块大小，单位为字节
* @return 返回处理完成后的结果
* @throws Exception
*/
public static byte[] doFinalWithBatch(byte[] content, Cipher cipher, int blockSize) throws Exception {
    int offset = 0;//操作的起始偏移位置
    int len = content.length;//数据总长度
    byte[] tmp;//临时保存操作结果
    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    //如果剩下数据
    while (len - offset > 0) {
        if (len - offset >= blockSize) {
            //剩下数据还大于等于一个blockSize
            tmp = cipher.doFinal(content, offset, blockSize);
        }else {
            //剩下数据不足一个blockSize
            tmp = cipher.doFinal(content, offset, len - offset);
        }
        //将临时结果保存到内存缓冲区里
        baos.write(tmp);
        offset = offset + blockSize;
    }
    baos.close();
    return baos.toByteArray();
}

7. 非对称加密用途

身份认证

一条加密信息若能用A 的公钥能解开，则该信息一定是用A 的私钥加密的，该能确定该用户是A。

陌生人通信

A 和B 两个人互不认识，A 把自己的公钥发给B，B 也把自己的公钥发给A，则双方可以通过对方的公钥加密信息通信。C 虽然也能得到A、B 的公钥，但是他解不开密文。

秘钥交换

A 先得到B 的公钥，然后A 生成一个随机秘钥，例如13245768，之后A 用B 的公钥加密该秘钥，得到加密后的秘钥，例如dxs#fd@dk，之后将该密文发给B，B 用自己的私钥解密得到13245768，之后双方使用13245768 作为对称加密的秘钥通信。C 就算截获加密后的秘钥dxs#fd@dk，自己也解不开，这样A、B 二人能通过对称加密进行通信。

8. 总结

非对称加密一般不会单独拿来使用，他并不是为了取代对称加密而出现的，非对称加密速度比对称加密慢很多，极端情况下会慢1000 倍，所以一般不会用来加密大量数据，通常我们经常会将对称加密和非对称加密两种技术联合起来使用，例如用非对称加密来给称加密里的秘钥进行加密（即秘钥交换）。

第9章 安全加密 - 非对称加密