抽象

這是涵蓋Java加密算法的三部分博客系列的第3部分。 本系列介紹如何實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

使用SHA–512散列

使用AES–256的單密鑰對(duì)稱(chēng)加密

RSA–4096

這第三篇文章詳細(xì)介紹了如何實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)的RSA-4096公/私鑰加密。 讓我們開(kāi)始吧。

免責(zé)聲明

這篇文章僅供參考。 在使用所提供的任何信息之前，請(qǐng)認(rèn)真思考。 從中學(xué)到東西，但最終自己做出決定，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。

要求

我使用以下主要技術(shù)完成了本文的所有工作。 您可能可以使用不同的技術(shù)或版本來(lái)做相同的事情，但不能保證。

• Java 1.8.0_152_x64
• NetBeans 8.2（內(nèi)部版本201609300101）
• Maven 3.0.5（與NetBeans捆綁在一起）

下載

訪(fǎng)問(wèn)我的GitHub頁(yè)面以查看我所有的開(kāi)源項(xiàng)目。 這篇文章的代碼位于項(xiàng)目中： thoth-cryptography

非對(duì)稱(chēng)加密

關(guān)于

非對(duì)稱(chēng)算法基于兩個(gè)密鑰：公鑰和私鑰。 公鑰負(fù)責(zé)加密，私鑰負(fù)責(zé)解密。 公用密鑰可以自由分發(fā)。 使用公共密鑰，任何客戶(hù)端都可以加密一條消息，只有您（使用私有密鑰）可以解密該消息（非對(duì)稱(chēng)算法，第3段）。

非對(duì)稱(chēng)算法是Internet的主力軍。 像SSH，OpenPGP，SSL和TLS之類(lèi)的協(xié)議依賴(lài)于非對(duì)稱(chēng)算法（Rouse，2016，第2段）。 使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行在線(xiàn)銀行之類(lèi)的工作的人都固有地知道非對(duì)稱(chēng)算法的重要性。

截至目前，已完成的研究似乎表明，以下是最佳和最安全的公鑰/私鑰，非對(duì)稱(chēng)加密算法（Sheth，2017年，“選擇正確的算法”，第2段）：

算法： RSA

模式： ECB //確實(shí)沒(méi)有，但是需要ECB才能使Java工作。

填充： OAEPWithSHA–512AndMGF1Padding

密鑰大小： 4096位

RSA不是分組密碼，因此ECB模式?jīng)]有多大意義，但是，即使未在內(nèi)部使用該模式，也需要ECB來(lái)使Java工作（Brightwell，2015年）。 OAEP提供了高度的隨機(jī)性和填充性。 讓我們看一個(gè)例子。

例

清單1是RsaTest.java單元測(cè)試。 這是以下內(nèi)容的完整演示：

生成并存儲(chǔ)RSA 4096位密鑰

RSA加密

RSA解密

清單2顯示了RsaKeyPairProducer.java 。 這是一個(gè)幫助程序類(lèi)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)新的KeyPair 。 KeyPair對(duì)同時(shí)包含PublicKey和PrivateKey 。
清單3顯示了RsaPrivateKeyProducer.java 。 這是一個(gè)幫助程序類(lèi)，負(fù)責(zé)從byte[]再現(xiàn)PrivateKey 。

清單4顯示了RsaPublicKeyProducer.java 。 這是一個(gè)幫助程序類(lèi)，負(fù)責(zé)從byte[]復(fù)制PublicKey 。

清單5顯示了ByteArrayWriter.java ，清單6顯示了ByteArrayReader.java 。 這些是幫助程序類(lèi)，負(fù)責(zé)將byte[]讀寫(xiě)到文件中。 由您決定如何存儲(chǔ)密鑰的byte[] ，但需要將其安全地存儲(chǔ)在某個(gè)地方（文件，數(shù)據(jù)庫(kù)，git存儲(chǔ)庫(kù)等）。

清單7顯示了RsaEncrypter.java 。 這是一個(gè)負(fù)責(zé)加密的助手類(lèi)。

最后，清單8顯示了RsaDecrypter.java 。 這是一個(gè)負(fù)責(zé)解密的助手類(lèi)。

清單1 – RsaTest.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.nio.file.Path; import java.nio.file.Paths; import java.security.KeyPair; import java.security.PrivateKey; import java.security.PublicKey; import org.junit.Assert; import org.junit.BeforeClass; import org.junit.Test; import org.thoth.crypto.io.ByteArrayReader; import org.thoth.crypto.io.ByteArrayWriter;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaTest {static Path privateKeyFile;static Path publicKeyFile;@BeforeClasspublic static void beforeClass() throws Exception {// Store the PrivateKey and PublicKey bytes in the ./target// diretory. Do this so it will be ignore by source control.// We don't want this file committed.privateKeyFile= Paths.get("./target/RsaPrivate.key").toAbsolutePath();publicKeyFile= Paths.get("./target/RsaPublic.key").toAbsolutePath();// Create KeyPair for RSAKeyPair keyPair= new RsaKeyPairProducer().produce();// Store the PrivateKey bytes. This is what// you want to keep absolutely safe{ByteArrayWriter writer = new ByteArrayWriter(privateKeyFile);writer.write(keyPair.getPrivate().getEncoded());}// Store the PublicKey bytes. This you// can freely distribute so others can// encrypt messages which you can then// decrypt with the PrivateKey you keep safe.{ByteArrayWriter writer = new ByteArrayWriter(publicKeyFile);writer.write(keyPair.getPublic().getEncoded());}}@Testpublic void encrypt_and_decrypt() throws Exception {// setupPrivateKey privateKey= new RsaPrivateKeyProducer().produce(new ByteArrayReader(privateKeyFile).read());PublicKey publicKey= new RsaPublicKeyProducer().produce(new ByteArrayReader(publicKeyFile).read());RsaDecrypter decrypter= new RsaDecrypter(privateKey);RsaEncrypter encrypter= new RsaEncrypter(publicKey);String toEncrypt= "encrypt me";// runbyte[] encryptedBytes= encrypter.encrypt(toEncrypt);System.out.printf("Encrypted %s%n", new String(encryptedBytes,"UTF-8"));String decrypted= decrypter.decrypt(encryptedBytes);// assertAssert.assertEquals(toEncrypt, decrypted);}}

清單2 – RsaKeyPairProducer.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaKeyPairProducer {/*** Generates a new RSA-4096 bit {@code KeyPair}.** @return {@code KeyPair}, never null* @throws RuntimeException All exceptions are caught* and re-thrown as {@code RuntimeException}*/public KeyPair produce() {KeyPairGenerator keyGen;try {keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");//keyGen.initialize(3072);keyGen.initialize(4096);return keyGen.generateKeyPair();} catch (Exception ex) {throw new RuntimeException(ex);}} }

清單3 – RsaPrivateKeyProducer.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.security.KeyFactory; import java.security.PrivateKey; import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaPrivateKeyProducer {/*** Regenerates a previous RSA {@code PrivateKey}.** @param encodedByteArrayForPrivateKey The bytes this method* will use to regenerate a previously created {@code PrivateKey}** @return {@code PrivateKey}, never null* @throws RuntimeException All exceptions are caught* and re-thrown as {@code RuntimeException}*/public PrivateKey produce(byte[] encodedByteArrayForPrivateKey) {try {PrivateKey privateKey = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(encodedByteArrayForPrivateKey));return privateKey;} catch (Exception ex) {throw new RuntimeException(ex);}} }

清單4 – RsaPublicKeyProducer.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.security.KeyFactory; import java.security.PublicKey; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaPublicKeyProducer {/*** Regenerates a previous RSA {@code PublicKey}.** @param encodedByteArrayForPublicKey The bytes this method* will use to regenerate a previously created {@code PublicKey}** @return {@code PublicKey}, never null* @throws RuntimeException All exceptions are caught* and re-thrown as {@code RuntimeException}*/public PublicKey produce(byte[] encodedByteArrayForPublicKey) {try {PublicKey publicKey = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encodedByteArrayForPublicKey));return publicKey;} catch (Exception ex) {throw new RuntimeException(ex);}} }

清單5 – ByteArrayWriter.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.io;import java.io.IOException; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.nio.file.Files; import java.nio.file.Path;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class ByteArrayWriter {protected Path outputFile;private void initOutputFile(Path outputFile) {this.outputFile = outputFile;}private void initOutputDirectory() {Path outputDirectory = outputFile.getParent();if (!Files.exists(outputDirectory)) {try {Files.createDirectories(outputDirectory);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}public ByteArrayWriter(Path outputFile) {initOutputFile(outputFile);initOutputDirectory();}public void write(byte[] bytesArrayToWrite) {try (OutputStream os= Files.newOutputStream(outputFile);PrintWriter writer= new PrintWriter(os);){for (int i=0; i<bytesArrayToWrite.length; i++) {if (i>0) {writer.println();}writer.print(bytesArrayToWrite[i]);}} catch (IOException ex) {throw new RuntimeException(ex);}} }

清單6 – ByteArrayReader.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.io;import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.IOException; import java.nio.file.Path; import java.util.Scanner;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class ByteArrayReader {protected Path inputFile;public ByteArrayReader(Path inputFile) {this.inputFile = inputFile;}public byte[] read() {try (Scanner scanner= new Scanner(inputFile);ByteArrayOutputStream baos= new ByteArrayOutputStream();){while (scanner.hasNext()) {baos.write(Byte.parseByte(scanner.nextLine()));}baos.flush();return baos.toByteArray();} catch (IOException ex) {throw new RuntimeException(ex);}} }

清單7 – RsaEncrypter.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.security.PublicKey; import javax.crypto.Cipher;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaEncrypter {protected RsaCipher cipher;public RsaEncrypter(PublicKey key) {this.cipher = new RsaCipher(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);}public byte[] encrypt(String message) {try {return cipher.update(message.getBytes("UTF-8")).doFinal();} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}} }

清單8 – RsaDecrypter.java類(lèi)

package org.thoth.crypto.asymmetric;import java.security.PrivateKey; import javax.crypto.Cipher;/**** @author Michael Remijan mjremijan@yahoo.com @mjremijan*/ public class RsaDecrypter {protected RsaCipher cipher;public RsaDecrypter(PrivateKey key) {this.cipher = new RsaCipher(Cipher.DECRYPT_MODE, key);}public String decrypt(byte[] message) {try {return new String(cipher.update(message).doFinal(), "UTF-8");} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);}}}

摘要

加密并不容易。 簡(jiǎn)單的示例將為您的應(yīng)用程序帶來(lái)帶有安全漏洞的實(shí)現(xiàn)。 如果需要公用/專(zhuān)用密鑰，非對(duì)稱(chēng)加密算法，請(qǐng)使用具有4096位密鑰的RSA / ECB / OAEPWithSHA–512AndMGF1Padding。

參考文獻(xiàn)

Sheth，M.（2017年4月18日）。 Java密碼學(xué)中的加密和解密。 從https://www.veracode.com/blog/research/encryption-and-decryption-java-cryptography檢索。

• 最佳算法，模式和填充
• 使用4096位密鑰

華盛頓州布萊特韋爾，雨披。 （2015年5月4日）。 ECB模式與RSA加密一起使用是否安全？ 從https://crypto.stackexchange.com/questions/25420/is-ecb-mode-safe-to-use-with-rsa-encryption檢索。

• 歐洲央行不適用； Java不會(huì)在幕后使用它。
• RSA使用隨機(jī)性和填充來(lái)避免相同明文的ECB問(wèn)題生成相同的密文

瑪麗蓮娜 （2016年11月29日）。 Java –非對(duì)稱(chēng)密碼術(shù)示例。 從https://www.mkyong.com/java/java-asymmetric-cryptography-example/檢索。

• 將公用/專(zhuān)用密鑰寫(xiě)入文件
• 從文件中讀取公鑰/私鑰
• 加密與解密

密鑰大小。 （2017年10月12日）。 維基百科。 取自https://en.wikipedia.org/wiki/Key_size 。

• 到2030年，2048位密鑰就足夠了
• 如果2030年以后仍需要安全性，則應(yīng)使用3072位的RSA密鑰長(zhǎng)度

用戶(hù)4982。 （2013年11月4日）。 IV如何與RSA加密關(guān)聯(lián)使用？ 取自https://crypto.stackexchange.com/questions/11403/how-are-ivs-used-in-association-with-rsa-encryption 。

• IV值不適用于RSA

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2017/12/choosing-java-cryptographic-algorithms-part-3-public-private-key-asymmetric-encryption.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的选择Java加密算法第3部分–公钥/私钥非对称加密的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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