非對稱加密算法--DH
注意：本節內容主要參考自《Java加密與解密的藝術（第2版）》第8章「高等加密算法--非對稱加密算法」
11.一、非對稱加密算法java
特色：算法
- 發送方和接收方均有一個密鑰對（公鑰+私鑰），其中公鑰傳播，私鑰本身保存，不須要傳播
- 私鑰不須要傳播的特性解決了對稱加密算法中密鑰傳播的困難（這個困難通常經過線下傳遞能夠解決）
- 加密安全性極高，只用於一些電子商務網站，加解密速度遠低於對稱加密
- 通常狀況下，爲了解決非對稱加密算法加解密速度低的問題，採用非對稱加密（使用公鑰+私鑰對對稱加密的密鑰進行加解密）+對稱加密（加解密數據）相結合的方式。
常見算法：apache
- DH（非對稱加密的基石）
- RSA（非對稱加密的經典，除了可用於非對稱加密，也可用於數字簽名，RSA--155(512位密鑰)已被破解）
- ElGamal
11.二、DH（僅能用於密鑰分配，不能加解密數據）數組
實現方式：安全
- JDK（密鑰長度：512~1024中的64的整數倍）
幾個概念：ide
- 密鑰對：公鑰+私鑰
- 本地密鑰：對稱加密的密鑰
整個流程：post
1）甲乙雙方初始化各自的密鑰對測試
甲方構建出密鑰對keyPair1-->乙方使用甲方的密鑰對中的公鑰publicKey1構建出本身的密鑰對keyPair2網站
2）甲乙雙方構建各自的本地密鑰加密
甲方使用本身的私鑰privateKey1+乙方的公鑰publicKey2構建出本身的本地密鑰key1
乙方使用本身的私鑰privateKey2+甲方的公鑰publicKey1構建出本身的本地密鑰key2
最後會發現key1==key2，這兩個本地密鑰將會是接下來對對稱加密所使用的密鑰
3）發送方（甲方或乙方都可）使用本地密鑰+對稱加密算法對待加密數據進行加密，傳遞給接收方
4）接收方使用本地密鑰+對稱加密算法對待解密數據進行解密
1 package com.util.dh;
2
3 import java.io.UnsupportedEncodingException;
4 import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
5 import java.security.InvalidKeyException;
6 import java.security.Key;
7 import java.security.KeyFactory;
8 import java.security.KeyPair;
9 import java.security.KeyPairGenerator;
10 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
11 import java.security.PrivateKey;
12 import java.security.PublicKey;
13 import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
14 import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
15 import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
16
17 import javax.crypto.BadPaddingException;
18 import javax.crypto.Cipher;
19 import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
20 import javax.crypto.KeyAgreement;
21 import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
22 import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
23 import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;
24 import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
25
26 import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
27
28 /**
29 * 基於JDK的DH算法，工做模式採用ECB
30 */
31 public class DHJDK {
32 private static final String ENCODING = "UTF-8";
33 private static final String FDC_KEY_ALGORITHM = "DH";//非對稱加密密鑰算法
34 private static final String DC_KEY_ALGORITHM = "AES";//產生本地密鑰的算法（對稱加密密鑰算法）
35 private static final String CIPHER_ALGORITHM = "AES/ECB/PKCS5Padding";//加解密算法 格式：算法/工做模式/填充模式 注意：ECB不使用IV參數
36 private static final int FDC_KEY_SIZE = 512;//非對稱密鑰長度（512~1024之間的64的整數倍）
37
38 /**
39 * 生成甲方密鑰對
40 */
41 public static KeyPair initKey() throws NoSuchAlgorithmException{
42 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密鑰對生成器
43 keyPairGenerator.initialize(FDC_KEY_SIZE);//指定密鑰長度
44 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密鑰對
45 return keyPair;
46 }
47
48 /**
49 * 生成乙方密鑰對
50 * @param key 甲方公鑰
51 */
52 public static KeyPair initKey(byte[] key) throws NoSuchAlgorithmException,
53 InvalidKeySpecException,
54 InvalidAlgorithmParameterException{
55 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密鑰工廠
56 PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key));//還原甲方公鑰
57 DHParameterSpec dHParameterSpec = ((DHPublicKey)publicKey).getParams();
58
59 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());//乙方密鑰對生成器
60 keyPairGenerator.initialize(dHParameterSpec);//使用甲方公鑰參數初始化乙方密鑰對生成器
61 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();//生成密鑰對
62 return keyPair;
63 }
64
65 /**
66 * DH加密
67 * @param data 帶加密數據
68 * @param keyByte 本地密鑰，由getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey)產生
69 */
70 public static byte[] encrypt(String data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
71 NoSuchPaddingException,
72 InvalidKeyException,
73 IllegalBlockSizeException,
74 BadPaddingException,
75 UnsupportedEncodingException {
76 Key key = new SecretKeySpec(keyByte, DC_KEY_ALGORITHM);//生成本地密鑰
77
78 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
79 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);//設置加密模式而且初始化key
80 return cipher.doFinal(data.getBytes(ENCODING));
81 }
82
83 /**
84 * DH解密
85 * @param data 待解密數據爲字節數組
86 * @param keyByte 本地密鑰，由getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey)產生
87 */
88 public static byte[] decrypt(byte[] data, byte[] keyByte) throws NoSuchAlgorithmException,
89 NoSuchPaddingException,
90 InvalidKeyException,
91 IllegalBlockSizeException,
92 BadPaddingException {
93 Key key = new SecretKeySpec(keyByte, DC_KEY_ALGORITHM);//生成本地密鑰
94 Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
95 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
96 return cipher.doFinal(data);
97 }
98
99 /**
100 * 根據本方私鑰與對方公鑰構建本地密鑰（即對稱加密的密鑰）
101 * @param publicKey 對方公鑰
102 * @param privateKey 本方私鑰
103 */
104 public static byte[] getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey) throws NoSuchAlgorithmException,
105 InvalidKeySpecException,
106 InvalidKeyException{
107 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(FDC_KEY_ALGORITHM);//密鑰工廠
108 PublicKey pubkey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(publicKey));//還原公鑰
109 PrivateKey prikey = keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey));//還原私鑰
110
111 KeyAgreement keyAgreement = KeyAgreement.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
112 keyAgreement.init(prikey);
113 keyAgreement.doPhase(pubkey, true);
114 return keyAgreement.generateSecret(DC_KEY_ALGORITHM).getEncoded();//生成本地密鑰（對稱加密的密鑰）
115 }
116
117 /**
118 * 獲取公鑰
119 */
120 public static byte[] getPublicKey(KeyPair keyPair){
121 return keyPair.getPublic().getEncoded();
122 }
123
124 /**
125 * 獲取私鑰
126 */
127 public static byte[] getPrivateKey(KeyPair keyPair){
128 return keyPair.getPrivate().getEncoded();
129 }
130
131 /**
132 * 測試
133 */
134 public static void main(String[] args) throws NoSuchAlgorithmException,
135 InvalidKeySpecException,
136 InvalidAlgorithmParameterException,
137 InvalidKeyException,
138 NoSuchPaddingException,
139 IllegalBlockSizeException,
140 BadPaddingException,
141 UnsupportedEncodingException {
142 byte[] pubKey1;//甲方公鑰
143 byte[] priKey1;//甲方私鑰
144 byte[] key1;//甲方本地密鑰
145 byte[] pubKey2;//乙方公鑰
146 byte[] priKey2;//乙方私鑰
147 byte[] key2;//乙方本地密鑰
148
149 /*********************測試是否能夠正確生成以上6個key，以及key1與key2是否相等*********************/
150 KeyPair keyPair1 = DHJDK.initKey();//生成甲方密鑰對
151 pubKey1 = DHJDK.getPublicKey(keyPair1);
152 priKey1 = DHJDK.getPrivateKey(keyPair1);
153
154 KeyPair keyPair2 = DHJDK.initKey(pubKey1);//根據甲方公鑰生成乙方密鑰對
155 pubKey2 = DHJDK.getPublicKey(keyPair2);
156 priKey2 = DHJDK.getPrivateKey(keyPair2);
157
158 key1 = DHJDK.getSecretKey(pubKey2, priKey1);//使用對方公鑰和本身私鑰構建本地密鑰
159 key2 = DHJDK.getSecretKey(pubKey1, priKey2);//使用對方公鑰和本身私鑰構建本地密鑰
160
161 System.out.println("甲方公鑰pubKey1-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey1)+"@@pubKey1.length-->"+pubKey1.length);
162 System.out.println("甲方私鑰priKey1-->"+Base64.encodeBase64String(priKey1)+"@@priKey1.length-->"+priKey1.length);
163 System.out.println("乙方公鑰pubKey2-->"+Base64.encodeBase64String(pubKey2)+"@@pubKey2.length-->"+pubKey2.length);
164 System.out.println("乙方私鑰priKey2-->"+Base64.encodeBase64String(priKey2)+"@@priKey2.length-->"+priKey2.length);
165 System.out.println("甲方密鑰key1-->"+Base64.encodeBase64String(key1));
166 System.out.println("乙方密鑰key2-->"+Base64.encodeBase64String(key2));
167
168 /*********************測試甲方使用本地密鑰加密數據向乙方發送，乙方使用本地密鑰解密數據*********************/
169 System.out.println("甲方-->乙方");
170 String data = "找一個好姑娘啊！";
171 byte[] encodeStr = DHJDK.encrypt(data, key1);
172 System.out.println("甲方加密後的數據-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr));
173 byte[] decodeStr = DHJDK.decrypt(encodeStr, key2);
174 System.out.println("乙方解密後的數據-->"+new String(decodeStr,"UTF-8"));
175
176 /*********************測試乙方使用本地密鑰加密數據向甲方發送，甲方使用本地密鑰解密數據*********************/
177 System.out.println("乙方-->甲方");
178 String data2 = "找一個好姑娘啊！";
179 byte[] encodeStr2 = DHJDK.encrypt(data2, key2);
180 System.out.println("乙方加密後的數據-->"+Base64.encodeBase64String(encodeStr2));
181 byte[] decodeStr2 = DHJDK.decrypt(encodeStr, key1);
182 System.out.println("甲方解密後的數據-->"+new String(decodeStr2,"UTF-8"));
183 }
184 }
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