RSA加解密的java實現(及中途的各種異常情況分析)

RSA加密算法是一種非對稱的加密算法，主要包括以下知識點：

1、密鑰對的獲取：主要涉及到兩個參數：秘鑰格式、秘鑰長度

　　（1）常見秘鑰格式：PKCS8（java適用）、PKCS1（其他），如果不是java平台生成的秘鑰，有可能報以下錯誤：　

java.security.InvalidKeyException: invalid key format //秘鑰格式不合法

（2）秘鑰長度：1024、2048（越長越安全，效率越低），詳細介紹可以參考 ：https://blog.csdn.net/luoluo_onion/article/details/78354799

　　注意：分段加解密時：1024的秘鑰每次加密最大長度為117（128-11）,長度為2048秘鑰每次加解密長度為256，如果加密時設置的長度不匹配，可能會報以下錯誤：

javax.crypto.BadPaddingException : Decryption error //解碼失敗

　　秘鑰獲取的代碼實現：java.security.KeyPairGenerator提供了生成秘鑰的API，只需要調用即可。

public static Map<String, Object> genKeyPair() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        keyPairGen.initialize(1024);//2048
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);
        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
        return keyMap;

    }

2、keyMap總的秘鑰都是 java. security.Key類型的，如要傳遞或者顯示，可以轉碼為Base64,

public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap) throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
        return Base64.encodeBase64String(key.getEncoded());
    }

3、加密實現（公鑰加密）

　　（1）獲取Cipher需要的java.security.Key類型公鑰；

　　（2）調用getInstance()方法獲取cipher實例，參數為填充方式（加密和解密的填充方式要統一，否則解密失敗！）

　　（3）使用公鑰初始化cipher實例，同時設置加解密類型

　　（4）對數據進行分段加密，得到字節數組。

private static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String publicKey) throws Exception {
        byte[] keyBytes = Base64.decodeBase64(publicKey);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        Key publicK = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
        // 對數據加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicK);
        int inputLen = data.length;
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 對數據分段加密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > 256) {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, 256);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * 256;
        }
        byte[] encryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        return encryptedData;

    }

 

4、解密實現

　　（1）獲取Cipher需要的java.security.Key類型私鑰；

　　（2）調用getInstance()方法獲取cipher實例，參數為填充方式（加密和解密的填充方式要統一，否則解密失敗！）

　　（3）使用私鑰初始化cipher實例，同時設置類型為解密類型

　　（4）分段解密，得到字節數組。

private static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
        // 得到私鑰  
        byte[] keyBytes = Base64.decodeBase64(privateKey.getBytes());
        PKCS8EncodedKeySpec pKCS8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key key = keyFactory.generatePrivate(pKCS8EncodedKeySpec);
        // 解密數據
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
       // SealedObject obj = new SealedObject(data, cipher);
        int inputLen = data.length;
        System.out.println(data);
        System.out.println(inputLen);
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        // 對數據分段解�?
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
        }
        byte[] decryptedData = out.toByteArray();
        out.close();
        //byte[] messageBytes = (byte[]) obj.getObject(cipher);
        return decryptedData;
    }

5由於本人是首次接觸RSA，並且對加密算法一片空白，所以過程中幾乎把能遇見的錯誤碰了個遍，總結以下幾個常見錯誤，引以為戒：

　　（1）java.security.InvalidKeyException: invalid key format

　　　　秘鑰格式不合法，或者是秘鑰被修改了。

　　（2）java.security.spec.InvalidKeySpecException: java.security.InvalidKeyException: IOException : DerInputStream.getLength(): lengthTag=111, too big. 

　　　　秘鑰字符串主體前后有空格，或者是換行，或者有多余字段，如（-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----）（秘鑰格式不正確）

　　（3）java.security.spec.InvalidKeySpecException: java.security.InvalidKeyException: IOException : algid parse error, not a sequence

　　　　原因可能是沒有使用 PKCS8（java適用）

 

 　　（4）javax.crypto.BadPaddingException : Decryption error

　　　　解密時報這個錯誤，很可能是填充格式不匹配，請確認加密時使用的填充格式，解密時保持統一即可，我這里使用功能的是RSA/ECB/PKCS1Padding

　　（5）javax.crypto.BadPaddingException: Message is larger than modulus

　　　　解密時出現這個錯誤（這個錯誤我是羞於啟齒的），可能是因為要解密的字符串中混入了什么奇怪的東西，你可以在解密前打印下要解密的字符串，再打印下轉為base64后的字節數組長度（正常應該為128的倍數），否則應該是手殘多加了什么東西呢。

備注：以上內容是個人見解，疏漏之處，望各位不吝賜教！