Java（Android）中的RSA密钥签名与验证

Question

我在理解RSA签名和验证的概念方面有一个小问题。问题是我可以创建密钥对（公钥和私钥），这是完全好的。

        KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        random = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
        keyGen.initialize(2048, random);
        KeyPair pair = keyGen.generateKeyPair();
        myPrivateKey = pair.getPrivate();
        myPublicKey = pair.getPublic();

签名和验证如下：

        //Singing with private key
        Signature s = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
        s.initSign(javaPrivateKey);

        //Verifying with public key
        Signature s = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
        s.initVerify(javaPublicKey);

当我打印myPrivateKey和myPublicKey时，我看到公钥和私钥的模(n)和公钥指数(e)是相同的。

我已经将公钥和私钥转换为base64和hex，我得到了不同的值，这是非常好的。但是，我不能用base64或十六进制对消息进行签名。我只能用我从这里得到的东西来签名：

         myPrivateKey = pair.getPrivate();  

我知道验证需要用每个人都可见的公钥来完成。当消息由接收者验证时，接收者是否只使用模和指数？发送方需要共享公钥的哪一部分？键的模数和指数还是Base64还是十六进制值？

Answer 1

是的，接收器只使用模和指数；从数学上讲，不需要其他组件来验证RSA的签名。

数学运算是使用大数字(biginteger值，通常在软件中实现RSA时）执行的。要执行任何类型的计算，实现必须重新生成这些数字。这些数字如何传输对算法来说无关紧要。

通常，RSA公钥是使用基于PKCS#1的东西进行编码的，该文件使用ASN.1（定义结构）和BER/DER（定义该结构的编码）指定公钥格式。当然，不同的协议可能使用不同的公钥编码。例如，PGP使用一种完全不同的“包格式”来编码密钥。

然而，Java返回X.509（证书和CRL）规范中定义的SubjectPublicKeyInfo结构；此外，模和指数还包含一个算法标识符，以表明它是一个RSA公钥。因此，这种结构也可以用于分发其他类型的密钥值。可以通过在RSAPUblicKey实例上调用getencoded()来检索它--假设该实例与Oracle提供的实例兼容--它们通常是兼容的。Android的实现当然应该与这种结构兼容。请注意，SubjectPublicKeyInfo结构内部包含PKCS#1公钥结构。

要反转，您需要keyfactory.getinstance（“rsa”）并使用x509encodedkeyspec派生密钥，该密钥是用给定的字节数组初始化的。

如果需要文本字符串而不是二进制字符串，那么可以将getencode()返回的字节转换为基数64和十六进制。当然，在这种情况下，在能够对字节本身进行解码之前，您需要对结果进行反向编码（即解码）。

也可以自己编码模和公指数。您可以使用rsapublickey.getmodulus()和rsapublickey.getpublicexponent()检索它们。要将它们反转回rsapublickey，可以使用keyfactory.getinstance（“rsa”）和rsapublickeyspec。这样，您可以创建一个字符串“( ， )” 并使用它来分发密钥。不过，一般来说，您需要遵守预定义的标准。

这个答案中没有涉及到这样一个事实，即要使用公钥进行验证，首先需要建立对公钥的信任。如果不能信任公钥，则不知道是谁创建了公钥。在这种情况下，您也可以不信任您的验证操作的结果；签名可能是用对手的密钥对创建的。不过，对于这个答案来说，深入研究公钥基础设施（PKI/PKIX）有点过头了。

同样地:SHA-1不再被认为是安全的，尤其是对于签名生成/验证。您至少需要使用SHA256withrsa，或者更高级、更安全的使用PSS的RSA方案。2048比特对舒适来说太小了；如果您的方案允许，建议使用4096位密钥。