JavaWeb對RSA的使用


由於公司的網站頁面的表單提交是明文的post,雖說是https的頁面,但還是有點隱患(https會不會被黑?反正明文逼格是差了點你得承認啊),所以上頭吩咐我弄個RSA加密,客戶端JS加密,然后服務器JAVA解密

本文主要面向想在javaweb/java應用里面使用RSA的人。

 

一、RSA是個ShenMeGui:

其實一開始叫我用RSA加密我是拒絕的,因為不可能你叫我用我就用,我得查查他是什么東西對不對。

RSA是目前最有影響力的公鑰加密算法,屬於非對稱加密的,也就是用一個大家都知道的公鑰來加密出來的密文,只有擁有私鑰的人才能解開,目前聽說1024比較安全,2048位那是相當安全,往上就更難破解了。

關於RSA的基本原理,百度百科里面提到“RSA算法基於一個十分簡單的數論事實:將兩個大素數相乘十分容易,但是想要對其乘積進行因式分解卻極其困難,因此可以將乘積公開作為加密密鑰。”然后阮一峰先生的 《RSA算法原理(一)》《RSA算法原理(二)》里面就解釋的比較清楚,看完你大概就懂了(不愧是大牛吖)。阮先生提到了:

加密公式

me ≡ c (mod n)

解密公式

cd ≡ m (mod n)

n是公共的模數,也就是pq的乘積,e是公鑰的指數,d是私鑰的指數,下面會說到利用他們可以還原公鑰和密鑰。

如果你知道是怎么回事的話也就清楚了RSA是怎么回事, 不清楚的話請去看文章,這里主要是說如何去使用RSA而不是自己實現RSA。知道RSA的大概原理將會對我們寫代碼有幫助,不然你出了問題自己都搞不定,咋辦?

二、使用RSA實現加密解密的思路:

說起思路比較簡單。其實就是瀏覽器向服務器拿到公鑰,在用戶填完信息后,用公鑰幫用戶加密,然后提交后,服務器再用java解密就可以了…….嗎?本來大體思路是這樣沒錯,可是我找到的方法並沒有辦法直接傳輸可用的公鑰,所以我們要用到上述的公式,先把e和n取出來,利用js把e和n還原成公鑰,然后再用他給信息加密后提交,最后就是用服務器上的java解密。

三、具體實施方法:

說了那么多,福利呢干貨呢別人寫好的代碼呢?沒錯我就知道你想要這個。

一開始我也是大概搞清楚RSA之后開始各種找代碼來參考一下,於是在我不懈努力之下,讓我找到了這個《用javascript與java進行RSA加密與解密》,總體還是可用的,而且總體思路和我一致,但是用起來問題還是多多的,你們可以先點開鏈接看看代碼。

四、javascript里面的RSA:

首先你需要三個js

BigInt.js  – 用於生成一個大整型;(這是RSA算法的需要)
RSA.js    – RSA的主要算法;
Barrett.js – RSA算法所需要用到的一個支持文件;

像上面提到的,你擁有公鑰的n和e就能還原公鑰,然后進行加密。關鍵代碼如下:

//setMaxDigits()貌似是生成密文的最大位數,如果不設置或者亂設置的話很可能導致死循環然后瀏覽器崩潰。
//這個語句必須最先執行,1024位的密鑰要傳入130,2048的話要傳入260
setMaxDigits(130);
//RSAKeyPair是密鑰對的對象,用e和n可以生成公鑰,第二個參數其實就是d,因為我們只需要公鑰當然是傳空的。
key = new  RSAKeyPair(e,"",n);
//下面是加密方法,比較簡單,就是傳入公鑰和原文,加密成密文。
var result = encryptedString(key, document.getElementById("pwd").value);

e和n哪里來?你可以先用着鏈接里面的來test一下,我認為正常來說應該是java讀取了送到給js的,下面會講到。

五、 java里面的RSA:

那java里面肯定也有RSA的相關類和API能用,我們需要些什么呢?我們需要的是JDK里面的java.security包和一個開源的加解密解決方案BouncyCastle的API。java.security自己import就可以,→bouncyCastle在這里←    要JDK15以上的,下最新的就可以,打不開或者找不到的就百度一下咯~

下面我們說說java里面的代碼問題。

先來說生成密鑰,利用generateKeyPair()和saveKey(),可以很簡單的生成一對密鑰,你可以直接存到相應路徑,也可以像我一樣改一下saveKey()把公鑰私鑰分開儲存,甚至你可以直接保存在session,這樣你的網站就永遠在用別人猜不到的密鑰了(我估計這樣服務器工作量略大,還不如定時線程來更新密鑰),下面是我修改過的代碼

public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception { 
    try { 
       KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", BouncyCastleProvider()); 
       final int KEY_SIZE = 1024;// 塊加密的大小,你可以改成2048,但是會很慢........
       keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom()); 
       KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair(); 
       return keyPair; 
    } catch (Exception e) { 
    throw new Exception(e.getMessage()); 
    } 
}

再說取鑰的問題,你可以使用getKeyPair()獲取公鑰和密鑰,大概長這樣(我同事幫忙修改了下,返回的object然后自自行強制轉換即可)這里注意readObject其實和加密包會有關系。

public static Object getKey(String path)throws Exception{ 
     FileInputStream fis = new FileInputStream(path); 
     ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis); 
     Object kp=  oos.readObject(); 
     oos.close(); 
     fis.close(); 
     return kp; 
}  
//使用他來獲取密鑰,如果你這個路徑對應的是公鑰或者密鑰,也可以直接取出來再強制轉換成RSAPublicKey或者RSAPrivateKey
KeyPair kp=(KeyPair)getKey("D:/key.key");

我們讀取到公鑰后,需要用到RSAPublicKey的getModulus()和getPublicExponent()方法取得公鑰的e(Exponent)和n(Modulus)給到前端頁面,前端可以用getparameter等方法接收,或者在頁面初始化時用ajax請求。

String Modulus=RSAPublicKey.getModulus().toString(16);
String Exponent=RSAPublicKey.getPublicExponent().toString(16);

這里需要toString(16)把他轉為16進制,供前端使用。

最后是最重要的解密部分(加密和解密的寫法極其相似,有需要的同學可以先看看解密),網上最簡單而典型的寫法是這樣的(raw是密文)

public static byte[] RSAdecrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk); 
    return cipher.doFinal(raw);
}

然后我在網上找到demo是這樣的

public static byte[] RSAdecrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk);      
  ByteArrayOutputStream bout = null;
  try {
    bout = new ByteArrayOutputStream(64);
    int j = 0;
    int blockSize = cipher.getBlockSize();
    while (raw.length - j * blockSize > 0) {
      bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
       j++;
    }
    return bout.toByteArray();
  } //后面是catch和finally,對bout 的安全處理,就不貼了
}

這樣看貌似第二個安全一點,不過我不是很懂為什么要寫的這么復雜,測了下運行時間貌似差不多。求各位指導。

這里用到加密算法最核心的類Cipher類,我覺得有必要大概了解一下它,它的加密和解密過程用到的都是doFinal()方法,至於是加密還是解密就取決於init時候的參數Cliper的MODE。然后如果沒有我說的BouncyCastle API你就要用 Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm())來實例化Clipher了,會麻煩一點。

到這里加密解密就已經完成了~~~然后接下來可能會遇到一些問題,請看↓

六、遇到問題了吧,說好的售后服務呢?

(1)首先再提一下setMaxDigits(),要注意里面的參數,1024位對應130,2048位對應260。

(2)然后是java里面關於解密時參數發送異常的問題:如果完全按照上述方法,或者是網上資料里面的做法,在大量使用的情況下就會出現以下報錯。

如果你是用精簡版的RSAdecrypt

org.bouncycastle.crypto.DataLengthException: input too large for RSA cipher.
at org.bouncycastle.crypto.engines.RSACoreEngine.convertInput(Unknown Source)
at org.bouncycastle.crypto.engines.RSABlindedEngine.processBlock(Unknown Source)
at org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.rsa.CipherSpi.engineDoFinal(Unknown Source)
at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2087)

如果你是用復雜版的RSAdecrypt

java.lang.IllegalArgumentException: Bad arguments
 at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2141)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.RSAdecrypt(SecurityHelper.java:236)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.getdecryptStr(SecurityHelper.java:262)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.main(SecurityHelper.java:342)
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Bad arguments
 at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2141)

原因是網上資料里面的用法是這樣的,問題就出在toByteArray()上面

//result是字符串類型的密文
byte[] en_result = new BigInteger(result, 16).toByteArray();  
byte[] de_result = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_result);  

准確來說是因為js加密的時候會導致byte[]類型密文比指定的長,為什么呢?因為上面提到的三個JS在加密密碼時,偶爾會得出正確的密文byte[]多出一byte,里面是0,不信等報錯了你自己試試。解決方法如下:

/** * 16進制 To byte[] * @param hexString * @return byte[] */
public static byte[] hexStringToBytes(String hexString) {
  if (hexString == null || hexString.equals("")) {
    return null;
  }
  hexString = hexString.toUpperCase();
  int length = hexString.length() / 2;
  char[] hexChars = hexString.toCharArray();
  byte[] d = new byte[length];
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    int pos = i * 2;
    d[i] = (byte) (charToByte(hexChars[pos]) << 4 | charToByte(hexChars[pos + 1]));
  }
  return d;
}

/** * Convert char to byte * @param c char * @return byte */
private static byte charToByte(char c) {
  return (byte) "0123456789ABCDEF".indexOf(c);
}
//這樣~就對了
byte[] en_result = hexStringToBytes(password_en);

至此出錯問題就能解決了


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