java中RSA加解密的實現

今天在作RSA加密的時候遇到了一個這樣的錯誤：ArrayIndexOutOfBoundsException: too much data for RSA block

查詢相關資料後得知該錯誤是加密數據過長致使的。

加密數據長度 <= 模長-11

解決辦法：將要加密的數據截取後分段加密

1.密鑰長度
rsa算法初始化的時候通常要填入密鑰長度,在96-1024bits間
(1)爲啥下限是96bits(12bytes)?由於加密1byte的明文,須要至少1+11=12bytes的密鑰(不懂?看下面的明文長度),低於下限96bits時,一個byte都加密不了,固然沒意義啦
(2)爲啥上限是1024(128bytes)?這是算法自己決定的...固然若是某天網上出現了支持2048bits長的密鑰的rsa算法時,你當我廢話吧

2.明文長度
明文長度(bytes) <= 密鑰長度(bytes)-11.這樣的話,對於上限密鑰長度1024bits能加密的明文上限就是117bytes了.
這個規定很狗血,因此就出現了分片加密,網上很流行這個版本.很簡單,若是明文長度大於那個最大明文長度了,我就分片吧,保證每片都別超過那個值就是了.
片數=(明文長度(bytes)/(密鑰長度(bytes)-11))的整數部分+1,就是不滿一片的按一片算

3.密文長度
對,就是這個充滿了謠言,都說密文長度爲密鑰長度的一半,經俺驗證,密文長度等於密鑰長度.固然這是不分片狀況下的.
分片後,密文長度=密鑰長度*片數

例如96bits的密鑰,明文4bytes
每片明文長度=96/8-11=1byte,片數=4,密文長度=96/8*4=48bytes

又例如128bits的密鑰,明文8bytes
每片明文長度=128/8-11=5bytes,片數=8/5取整+1=2,密文長度=128/8*2=32

注意,對於指定長度的明文,其密文長度與密鑰長度非正比關係.如4bytes的明文,在最短密鑰96bites是,密文長度48bytes,128bits米密鑰時,密文長度爲16bytes,1024bits密鑰時,密文長度128bytes.
由於分片越多,密文長度顯然會變大,因此有人說,那就一直用1024bits的密鑰吧...拜託,如今的機器算1024bits的密鑰仍是要點時間滴,別覺得你的cpu很牛逼...那麼選個什麼值比較合適呢?我的認爲是600bits,由於咱們對於一個字符串的加密,通常不是直接加密,而是將字符串hash 後,對hash值加密.如今的hash值通常都是4bytes,不多有8bytes,幾十年內應該也不會超過64bytes.那就用64bytes算吧, 密鑰長度就是(64+11)*8=600bits了.

用開源rsa算法的時候,還要注意,那個年代的人把long當4bytes用,現在放在64位的機器上,就會死循環啊多悲催....由於有個循環裏讓一個4bytes作遞減....64位機上long是8bytes,這個循環進去後個把小時都出不來....因此要注意下哦....同理對於全部年代久遠的開源庫都得注意下...

 

public static void main(String[] args) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        HashMap<String, Object> map = RSAUtils.getKeys();
        //生成公鑰和私鑰
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");
        
        //模
        String modulus = publicKey.getModulus().toString();
        //公鑰指數
        String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
        //私鑰指數
        String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
        //明文
        String ming = "123456789";
        //使用模和指數生成公鑰和私鑰
        RSAPublicKey pubKey = RSAUtils.getPublicKey(modulus, public_exponent);
        RSAPrivateKey priKey = RSAUtils.getPrivateKey(modulus, private_exponent);
        //加密後的密文
        String mi = RSAUtils.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
        System.err.println(mi);
        //解密後的明文
        ming = RSAUtils.decryptByPrivateKey(mi, priKey);
        System.err.println(ming);
    }

RSAUtils.java

package yyy.test.rsa;

import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.util.HashMap;

import javax.crypto.Cipher;

public class RSAUtils {

    /**
     * 生成公鑰和私鑰
     * @throws NoSuchAlgorithmException 
     *
     */
    public static HashMap<String, Object> getKeys() throws NoSuchAlgorithmException{
        HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyPairGen.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        map.put("public", publicKey);
        map.put("private", privateKey);
        return map;
    }
    /**
     * 使用模和指數生成RSA公鑰
     * 注意：【此代碼用了默認補位方式，爲RSA/None/PKCS1Padding，不一樣JDK默認的補位方式可能不一樣，如Android默認是RSA
     * /None/NoPadding】
     * 
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指數
     * @return
     */
    public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 使用模和指數生成RSA私鑰
     * 注意：【此代碼用了默認補位方式，爲RSA/None/PKCS1Padding，不一樣JDK默認的補位方式可能不一樣，如Android默認是RSA
     * /None/NoPadding】
     * 
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指數
     * @return
     */
    public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 公鑰加密
     * 
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        // 模長
        int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
        // 加密數據長度 <= 模長-11
        String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
        String mi = "";
        //若是明文長度大於模長-11則要分組加密
        for (String s : datas) {
            mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
        }
        return mi;
    }

    /**
     * 私鑰解密
     * 
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        //模長
        int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
        byte[] bytes = data.getBytes();
        byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
        System.err.println(bcd.length);
        //若是密文長度大於模長則要分組解密
        String ming = "";
        byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
        for(byte[] arr : arrays){
            ming += new String(cipher.doFinal(arr));
        }
        return ming;
    }
    /**
     * ASCII碼轉BCD碼
     * 
     */
    public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
        byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
            bcd[i] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
            bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
        }
        return bcd;
    }
    public static byte asc_to_bcd(byte asc) {
        byte bcd;

        if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
            bcd = (byte) (asc - '0');
        else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
            bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
        else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
            bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
        else
            bcd = (byte) (asc - 48);
        return bcd;
    }
    /**
     * BCD轉字符串
     */
    public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
        char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;

        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
            temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');

            val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
            temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
        }
        return new String(temp);
    }
    /**
     * 拆分字符串
     */
    public static String[] splitString(String string, int len) {
        int x = string.length() / len;
        int y = string.length() % len;
        int z = 0;
        if (y != 0) {
            z = 1;
        }
        String[] strings = new String[x + z];
        String str = "";
        for (int i=0; i<x+z; i++) {
            if (i==x+z-1 && y!=0) {
                str = string.substring(i*len, i*len+y);
            }else{
                str = string.substring(i*len, i*len+len);
            }
            strings[i] = str;
        }
        return strings;
    }
    /**
     *拆分數組 
     */
    public static byte[][] splitArray(byte[] data,int len){
        int x = data.length / len;
        int y = data.length % len;
        int z = 0;
        if(y!=0){
            z = 1;
        }
        byte[][] arrays = new byte[x+z][];
        byte[] arr;
        for(int i=0; i<x+z; i++){
            arr = new byte[len];
            if(i==x+z-1 && y!=0){
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, y);
            }else{
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, len);
            }
            arrays[i] = arr;
        }
        return arrays;
    }
}

java
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
android
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/NoPadding");