RSA公鑰加密算法是1977年由羅納德·李維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩莫爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。1987年7月首次在美國公布，當時他們三人都在麻省理工學院工作實習。RSA就是他們三人姓氏開頭字母拼在一起組成的。
RSA是目前最有影響力和最常用的公鑰加密算法，它能夠抵抗到目前為止已知的絕大多數密碼攻擊，已被ISO推薦為公鑰數據加密標准。
RSA公開密鑰密碼體制。所謂的公開密鑰密碼體制就是使用不同的加密密鑰與解密密鑰，是一種“由已知加密密鑰推導出解密密鑰在計算上是不可行的”密碼體制。
在公開密鑰密碼體制中，加密密鑰（即公開密鑰）PK是公開信息，而解密密鑰（即秘密密鑰）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公開的。雖然解密密鑰SK是由公開密鑰PK決定的，但卻不能根據PK計算出SK。
基於這種理論，1978年出現了著名的RSA算法，它通常是先生成一對RSA 密鑰，其中之一是保密密鑰，由用戶保存；另一個為公開密鑰，可對外公開，甚至可以在網絡服務器中注冊。為提高保密強度，RSA密鑰至少為500位長，一般推薦使用1024位。這就使加密的計算量很大。
RSA算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的算法，也易於理解和操作。RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現今的三十多年里，經歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，截止2017年被普遍認為是最優秀的公鑰方案之一。
SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA采用2048bits長的密鑰，其他實體使用1024比特的密鑰。RSA密鑰長度隨着保密級別提高，增加很快。
RSA算法是一種非對稱密碼算法，所謂非對稱，就是指該算法需要一對密鑰，使用其中一個加密，則需要用另一個才能解密。
我們接下來看下Java中如何實現RSA加密解密與加簽驗簽。我們先來看RSA加密解密。
1 import javax.crypto.BadPaddingException; 2 import javax.crypto.Cipher; 3 import javax.crypto.IllegalBlockSizeException; 4 import javax.crypto.NoSuchPaddingException; 5 import java.security.*; 6 import java.util.Base64; 7 /** 8 * RSA加密解密操作步驟 9 */ 10 public class Test1 { 11 public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, InvalidKeyException, BadPaddingException, IllegalBlockSizeException { 12 //先給出一個待加密的字符串 13 String data="青青子衿，悠悠我心。但為君故，沉吟至今。"; 14 //1.構建公私鑰匙對 15 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); 16 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); 17 //2.獲取鑰匙對中的公鑰 18 PublicKey publicKey = keyPair.getPublic(); 19 //3.獲取鑰匙對中的私鑰 20 PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate(); 21 //4.對待加密的數據進行加密 22 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); 23 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey); 24 byte[] bytesEncrypt = cipher.doFinal(data.getBytes());//產生的是亂碼,需要用Base64進行轉碼 25 //5.Base64編碼 26 byte[] encodeBase64 = Base64.getEncoder().encode(bytesEncrypt); 27 System.out.println("加密后的數據:"+new String(encodeBase64)); 28 //6.在解密時,先對用Base64編碼的信息進行解碼 29 byte[] bytesDecode = Base64.getDecoder().decode(encodeBase64); 30 //7.解密 31 Cipher cipher2=Cipher.getInstance("RSA"); 32 cipher2.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey); 33 byte[] bytesDecrypt = cipher2.doFinal(bytesDecode); 34 System.out.println("解密后的數據:"+new String(bytesDecrypt)); 35 } 36 }
公鑰和私鑰本身存儲的信息是亂碼，在實際使用中，我們還可以通過Base64將這些亂碼編碼為可識別的ASCII碼，然后將公鑰和私鑰信息持久化存儲到文件中，在以后需要使用時，可以從文件中讀取公鑰和私鑰信息。為此，我們可以寫一個RSA的工具類，從一個儲存公鑰和私鑰信息的文件里讀取公鑰和私鑰信息，然后定義獲取公鑰和私鑰的方法，以及加密和解密數據的方法。首先，我們提供一對公私鑰信息，假定公鑰信息儲存在一個名稱為rsa_public_key.pem的文件里，信息如下：
-----BEGIN RSA PUBLIC KEY----- MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDY90KtriCa4KjNe3mgrGGbDB95 8A2byBKf+wOmPmOopP3gGeg7+DFAPNYCC+tL8h2bpUI3IPKOm2Hon8kM/p628i1J Z7JjopYVZW6JKqA2ImyneeUEK748FXwXTRAAMCTqQG/7a178BGawTdHi6hk+M6UF lT0EhL6JA8ULKFoiHwIDAQAB -----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
假定私鑰信息儲存在一個名稱為rsa_private_key.pem的文件里，信息如下：：
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIICXQIBAAKBgQDY90KtriCa4KjNe3mgrGGbDB958A2byBKf+wOmPmOopP3gGeg7 +DFAPNYCC+tL8h2bpUI3IPKOm2Hon8kM/p628i1JZ7JjopYVZW6JKqA2ImyneeUE K748FXwXTRAAMCTqQG/7a178BGawTdHi6hk+M6UFlT0EhL6JA8ULKFoiHwIDAQAB AoGBAIJFhF2wLZeQyQoH13Gnzzs/Pi8C+cjNipFQMFLDJyd9WYoTRCOt1DST0pOM AI2rJCfuRCHBwKHrnhAE0LzirPxkmvyHTIBXIoz3fHiSkIKkUVG04BcgTYpNKWPB ISlzdhSaw7CnmJjTthTrD5LLPtpqUl350lUYFEHVNR6Ys9JRAkEA9JUEVxzSvQkV V6hxhbvlxl0mATbPfiNKDBTPdr48dyYdgluAoGfAPf9rmgoCpdEd2hZBIfdy7xdL LvP7ztb/rQJBAOMYNC/lZLz9A9cDJ5bibrJnmyRG0SAGAzu4ffYdBoGb0kRRKzTe 5jxfRnbiUPQU4GQXhADfikGn2ogRqbtDsnsCQQCJdp+D3n1LJanLJK75PQv9myjb EdU4zdi2RZP85xrQ1KlNNORsQyO3NLFjWDD4xTmD83IUByGf43WsJBDoxcnZAkA3 i84IARX42/I6fz0JvOzSmmDqKKAyMwZLbz7wGf1jalet+iSVVAgAsFUt8wFWEl0o XlAdXpAUqxfavGdFtLNNAkABS576xgLcLmyw51f9hoM9RiamLn+WNzoA5TLOZjGI dZZnX/A8SoFYGoJoN1O0hp5DxDdl+gjW/mH51+gliEIB -----END RSA PRIVATE KEY-----
接下來，我們寫一個RSAUtil工具類，代碼如下：
1 import javax.crypto.BadPaddingException; 2 import javax.crypto.Cipher; 3 import javax.crypto.IllegalBlockSizeException; 4 import javax.crypto.NoSuchPaddingException; 5 import java.io.BufferedReader; 6 import java.io.FileReader; 7 import java.io.IOException; 8 import java.security.*; 9 import java.security.spec.InvalidKeySpecException; 10 import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; 11 import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; 12 import java.util.Base64; 13 /** 14 * 工具類 15 */ 16 public class RSAUtil { 17 /* 18 讀取秘鑰數據 19 */ 20 public static byte[] readKeyDatas(String keyFilePath){ 21 BufferedReader bufferedReader=null; 22 try{ 23 bufferedReader = new BufferedReader(new FileReader(keyFilePath)); 24 String str=null; 25 StringBuilder stringBuilder=new StringBuilder(); 26 while ((str=bufferedReader.readLine())!=null){ 27 if(str.contains("---")){ 28 continue; 29 } 30 stringBuilder.append(str); 31 } 32 return stringBuilder.toString().getBytes(); 33 }catch (IOException e) { 34 e.printStackTrace(); 35 }finally { 36 try { 37 bufferedReader.close(); 38 } catch (IOException e) { 39 e.printStackTrace(); 40 } 41 } 42 return null; 43 } 44 /* 45 生成公鑰 46 */ 47 public static PublicKey getPublicKey(String publicKeyPath){ 48 //1.讀取公鑰文件,獲取公鑰數據 49 byte[] bytesPublicBase64 = readKeyDatas(publicKeyPath); 50 //2.對讀取回來的數據進行Base64解碼 51 byte[] bytesPublic = Base64.getDecoder().decode(bytesPublicBase64); 52 //3.把解碼后的數據,重新封裝成一個PublicKey對象 53 X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(bytesPublic); 54 KeyFactory keyFactory=null; 55 try { 56 keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA"); 57 PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(keySpec); 58 return publicKey; 59 } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 60 e.printStackTrace(); 61 } catch (InvalidKeySpecException e) { 62 e.printStackTrace(); 63 } 64 return null; 65 } 66 /* 67 生成私鑰 68 */ 69 public static PrivateKey getPrivateKey(String privateKeyPath){ 70 //1.讀取私鑰文件,獲取私鑰數據 71 byte[] bytesPrivateBase64 = readKeyDatas(privateKeyPath); 72 //2.對讀取回來的數據進行Base64解碼 73 byte[] bytesPrivate = Base64.getDecoder().decode(bytesPrivateBase64); 74 //3.把解碼后的數據,重新封裝成一個PrivateKey對象 75 PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytesPrivate); 76 KeyFactory keyFactory=null; 77 try { 78 keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA"); 79 PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec); 80 return privateKey; 81 } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 82 e.printStackTrace(); 83 } catch (InvalidKeySpecException e) { 84 e.printStackTrace(); 85 } 86 return null; 87 } 88 /* 89 加密數據 90 */ 91 public static String encodeData(PublicKey publicKey,String originData){ 92 try { 93 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); 94 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey); 95 byte[] bytesEncrypt = cipher.doFinal(originData.getBytes()); 96 //Base64編碼 97 byte[] bytesEncryptBase64 = Base64.getEncoder().encode(bytesEncrypt); 98 return new String(bytesEncryptBase64); 99 } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 100 e.printStackTrace(); 101 } catch (NoSuchPaddingException e) { 102 e.printStackTrace(); 103 } catch (InvalidKeyException e) { 104 e.printStackTrace(); 105 } catch (BadPaddingException e) { 106 e.printStackTrace(); 107 } catch (IllegalBlockSizeException e) { 108 e.printStackTrace(); 109 } 110 return null; 111 } 112 /* 113 解密數據 114 */ 115 public static String decodeData(PrivateKey privateKey,String encodeData){ 116 try { 117 //Base64解碼 118 byte[] bytesEncrypt = Base64.getDecoder().decode(encodeData); 119 //加密 120 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); 121 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey); 122 byte[] bytesDecrypt = cipher.doFinal(bytesEncrypt); 123 return new String(bytesDecrypt); 124 } catch (NoSuchAlgorithmException e) { 125 e.printStackTrace(); 126 } catch (NoSuchPaddingException e) { 127 e.printStackTrace(); 128 } catch (InvalidKeyException e) { 129 e.printStackTrace(); 130 } catch (BadPaddingException e) { 131 e.printStackTrace(); 132 } catch (IllegalBlockSizeException e) { 133 e.printStackTrace(); 134 } 135 return null; 136 } 137 }
這樣的話，以后需要使用公鑰和私鑰，以及加密解密時，調用上述工具類中的相應方法即可。
最后，我們再來看用RSA如何對數據進行加簽驗簽，具體代碼如下：
1 import java.io.UnsupportedEncodingException; 2 import java.security.*; 3 /** 4 * 加簽 驗簽 簽名驗證：驗證數據的合法來源 即驗證數據來源的合法性 5 * 加簽：私鑰 6 * 驗簽：公鑰 7 */ 8 public class Test2 { 9 private static String privateKeyPath="儲存私鑰信息的文件路徑"; 10 private static String publicKeyPath="儲存公鑰信息的文件路徑"; 11 public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, UnsupportedEncodingException, SignatureException { 12 String data="驗證該數據是否為合法的服務器發送"; 13 /** 14 * 加簽過程 15 */ 16 PrivateKey privateKey = RSAUtil.getPrivateKey(privateKeyPath); 17 Signature signature = Signature.getInstance("Sha1WithRSA"); 18 signature.initSign(privateKey); 19 signature.update(data.getBytes("UTF-8")); 20 byte[] signed = signature.sign(); 21 /** 22 * 驗簽過程 23 */ 24 PublicKey publicKey = RSAUtil.getPublicKey(publicKeyPath); 25 Signature signature2 = Signature.getInstance("Sha1WithRSA"); 26 signature2.initVerify(publicKey); 27 signature2.update(data.getBytes("UTF-8")); 28 boolean verify = signature2.verify(signed); 29 System.out.println("驗簽結果:"+verify); 30 } 31 }