Android数据加密之Rsa加密

前言：

最近无意中和同事交流数据安全传输的问题，想起自己曾经使用过的Rsa非对称加密算法，闲下来总结一下。

其他几种加密方式：

•Android数据加密之Rsa加密
•Android数据加密之Aes加密
•Android数据加密之Des加密
•Android数据加密之MD5加密
•Android数据加密之Base64编码算法
•Android数据加密之SHA安全散列算法

什么是Rsa加密？

RSA算法是最流行的公钥密码算法，使用长度可以变化的密钥。RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。

RSA算法原理如下：

1.随机选择两个大质数p和q，p不等于q，计算N=pq；
2.选择一个大于1小于N的自然数e，e必须与(p-1)(q-1)互素。
3.用公式计算出d：d×e = 1 (mod (p-1)(q-1)) 。
4.销毁p和q。

最终得到的N和e就是“公钥”，d就是“私钥”，发送方使用N去加密数据，接收方只有使用d才能解开数据内容。

RSA的安全性依赖于大数分解，小于1024位的N已经被证明是不安全的，而且由于RSA算法进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上倍，这是RSA最大的缺陷，因此通常只能用于加密少量数据或者加密密钥，但RSA仍然不失为一种高强度的算法。

该如何使用呢?

第一步：首先生成秘钥对

 /**  * 随机生成RSA密钥对  *  * @param keyLength 密钥长度，范围：512～2048  *     一般1024  * @return  */ public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength) {  try {   KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);   kpg.initialize(keyLength);   return kpg.genKeyPair();  } catch (NoSuchAlgorithmException e) {   e.printStackTrace();   return null;  } }

具体加密实现：

公钥加密

 /**  * 用公钥对字符串进行加密  *  * @param data 原文  */ public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {  // 得到公钥  X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);  KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);  PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);  // 加密数据  Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);  cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPublic);  return cp.doFinal(data); }

私钥加密

 /**  * 私钥加密  *  * @param data  待加密数据  * @param privateKey 密钥  * @return byte[] 加密数据  */ public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {  // 得到私钥  PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);  KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);  PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);  // 数据加密  Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);  cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPrivate);  return cipher.doFinal(data); }

公钥解密

 /**  * 公钥解密  *  * @param data  待解密数据  * @param publicKey 密钥  * @return byte[] 解密数据  */ public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {  // 得到公钥  X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);  KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);  PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);  // 数据解密  Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPublic);  return cipher.doFinal(data); }

私钥解密

 /**  * 使用私钥进行解密  */ public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {  // 得到私钥  PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);  KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);  PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);  // 解密数据  Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);  cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPrivate);  byte[] arr = cp.doFinal(encrypted);  return arr; }

几个全局变量解说：

 public static final String RSA = "RSA";// 非对称加密密钥算法 public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";//加密填充方式 public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;//秘钥默认长度 public static final byte[] DEFAULT_SPLIT = "#PART#".getBytes(); // 当要加密的内容超过bufferSize，则采用partSplit进行分块加密 public static final int DEFAULT_BUFFERSIZE = (DEFAULT_KEY_SIZE / 8) - 11;// 当前秘钥支持加密的最大字节数

关于加密填充方式：之前以为上面这些操作就能实现rsa加解密，以为万事大吉了，呵呵，这事还没完，悲剧还是发生了，Android这边加密过的数据，服务器端死活解密不了，原来android系统的RSA实现是"RSA/None/NoPadding"，而标准JDK实现是"RSA/None/PKCS1Padding" ，这造成了在android机上加密后无法在服务器上解密的原因，所以在实现的时候这个一定要注意。

实现分段加密：搞定了填充方式之后又自信的认为万事大吉了，可是意外还是发生了，RSA非对称加密内容长度有限制，1024位key的最多只能加密127位数据，否则就会报错(javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 117 bytes) ，　RSA 是常用的非对称加密算法。最近使用时却出现了“不正确的长度”的异常，研究发现是由于待加密的数据超长所致。RSA 算法规定：待加密的字节数不能超过密钥的长度值除以 8 再减去 11（即：KeySize / 8 - 11），而加密后得到密文的字节数，正好是密钥的长度值除以 8（即：KeySize / 8）。

公钥分段加密

/**  * 用公钥对字符串进行分段加密  *  */ public static byte[] encryptByPublicKeyForSpilt(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {  int dataLen = data.length;  if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {   return encryptByPublicKey(data, publicKey);  }  List allBytes = new ArrayList(2048);  int bufIndex = 0;  int subDataLoop = 0;  byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];  for (int i = 0; i < dataLen; i++) {   buf[bufIndex] = data[i];   if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {    subDataLoop++;    if (subDataLoop != 1) {     for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {      allBytes.add(b);     }    }    byte[] encryptBytes = encryptByPublicKey(buf, publicKey);    for (byte b : encryptBytes) {     allBytes.add(b);    }    bufIndex = 0;    if (i == dataLen - 1) {     buf = null;    } else {     buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];    }   }  }  byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];  {   int i = 0;   for (Byte b : allBytes) {    bytes[i++] = b.byteValue();   }  }  return bytes; }

私钥分段加密

 /**  * 分段加密  *  * @param data  要加密的原始数据  * @param privateKey 秘钥  */ public static byte[] encryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {  int dataLen = data.length;  if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {   return encryptByPrivateKey(data, privateKey);  }  List allBytes = new ArrayList(2048);  int bufIndex = 0;  int subDataLoop = 0;  byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];  for (int i = 0; i < dataLen; i++) {   buf[bufIndex] = data[i];   if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {    subDataLoop++;    if (subDataLoop != 1) {     for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {      allBytes.add(b);     }    }    byte[] encryptBytes = encryptByPrivateKey(buf, privateKey);    for (byte b : encryptBytes) {     allBytes.add(b);    }    bufIndex = 0;    if (i == dataLen - 1) {     buf = null;    } else {     buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];    }   }  }  byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];  {   int i = 0;   for (Byte b : allBytes) {    bytes[i++] = b.byteValue();   }  }  return bytes; }

公钥分段解密

 /**  * 公钥分段解密  *  * @param encrypted 待解密数据  * @param publicKey 密钥  */ public static byte[] decryptByPublicKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] publicKey) throws Exception {  int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;  if (splitLen <= 0) {   return decryptByPublicKey(encrypted, publicKey);  }  int dataLen = encrypted.length;  List allBytes = new ArrayList(1024);  int latestStartIndex = 0;  for (int i = 0; i < dataLen; i++) {   byte bt = encrypted[i];   boolean isMatchSplit = false;   if (i == dataLen - 1) {    // 到data的最后了    byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];    System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);    byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);    for (byte b : decryptPart) {     allBytes.add(b);    }    latestStartIndex = i + splitLen;    i = latestStartIndex - 1;   } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {    // 这个是以split[0]开头    if (splitLen > 1) {     if (i + splitLen < dataLen) {      // 没有超出data的范围      for (int j = 1; j < splitLen; j++) {       if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {        break;       }       if (j == splitLen - 1) {        // 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段        isMatchSplit = true;       }      }     }    } else {     // split只有一位，则已经匹配了     isMatchSplit = true;    }   }   if (isMatchSplit) {    byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];    System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);    byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);    for (byte b : decryptPart) {     allBytes.add(b);    }    latestStartIndex = i + splitLen;    i = latestStartIndex - 1;   }  }  byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];  {   int i = 0;   for (Byte b : allBytes) {    bytes[i++] = b.byteValue();   }  }  return bytes; }

私钥分段解密

 /**  * 使用私钥分段解密  *  */ public static byte[] decryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {  int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;  if (splitLen <= 0) {   return decryptByPrivateKey(encrypted, privateKey);  }  int dataLen = encrypted.length;  List allBytes = new ArrayList(1024);  int latestStartIndex = 0;  for (int i = 0; i < dataLen; i++) {   byte bt = encrypted[i];   boolean isMatchSplit = false;   if (i == dataLen - 1) {    // 到data的最后了    byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];    System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);    byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);    for (byte b : decryptPart) {     allBytes.add(b);    }    latestStartIndex = i + splitLen;    i = latestStartIndex - 1;   } else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {    // 这个是以split[0]开头    if (splitLen > 1) {     if (i + splitLen < dataLen) {      // 没有超出data的范围      for (int j = 1; j < splitLen; j++) {       if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {        break;       }       if (j == splitLen - 1) {        // 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段        isMatchSplit = true;       }      }     }    } else {     // split只有一位，则已经匹配了     isMatchSplit = true;    }   }   if (isMatchSplit) {    byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];    System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);    byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);    for (byte b : decryptPart) {     allBytes.add(b);    }    latestStartIndex = i + splitLen;    i = latestStartIndex - 1;   }  }  byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];  {   int i = 0;   for (Byte b : allBytes) {    bytes[i++] = b.byteValue();   }  }  return bytes; }

这样总算把遇见的问题解决了，项目中使用的方案是客户端公钥加密，服务器私钥解密，服务器开发人员说是出于效率考虑，所以还是自己写了个程序测试一下真正的效率

第一步：准备100条对象数据

  List personList=new ArrayList<>();  int testMaxCount=100;//测试的最大数据条数  //添加测试数据  for(int i=0;i"+jsonData);  Log.e("MainActivity","加密前json数据长度 ---->"+jsonData.length());

第二步：生成秘钥对

  KeyPair keyPair=RSAUtils.generateRSAKeyPair(RSAUtils.DEFAULT_KEY_SIZE);  // 公钥  RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();  // 私钥  RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

接下来分别使用公钥加密私钥解密私钥加密公钥解密

  //公钥加密  long start=System.currentTimeMillis();  byte[] encryptBytes= RSAUtils.encryptByPublicKeyForSpilt(jsonData.getBytes(),publicKey.getEncoded());  long end=System.currentTimeMillis();  Log.e("MainActivity","公钥加密耗时 cost time---->"+(end-start));  String encryStr=Base64Encoder.encode(encryptBytes);  Log.e("MainActivity","加密后json数据 --1-->"+encryStr);  Log.e("MainActivity","加密后json数据长度 --1-->"+encryStr.length());  //私钥解密  start=System.currentTimeMillis();  byte[] decryptBytes= RSAUtils.decryptByPrivateKeyForSpilt(Base64Decoder.decodeToBytes(encryStr),privateKey.getEncoded());  String decryStr=new String(decryptBytes);  end=System.currentTimeMillis();  Log.e("MainActivity","私钥解密耗时 cost time---->"+(end-start));  Log.e("MainActivity","解密后json数据 --1-->"+decryStr);  //私钥加密  start=System.currentTimeMillis();  encryptBytes= RSAUtils.encryptByPrivateKeyForSpilt(jsonData.getBytes(),privateKey.getEncoded());  end=System.currentTimeMillis();  Log.e("MainActivity","私钥加密密耗时 cost time---->"+(end-start));  encryStr=Base64Encoder.encode(encryptBytes);  Log.e("MainActivity","加密后json数据 --2-->"+encryStr);  Log.e("MainActivity","加密后json数据长度 --2-->"+encryStr.length());  //公钥解密  start=System.currentTimeMillis();  decryptBytes= RSAUtils.decryptByPublicKeyForSpilt(Base64Decoder.decodeToBytes(encryStr),publicKey.getEncoded());  decryStr=new String(decryptBytes);  end=System.currentTimeMillis();  Log.e("MainActivity","公钥解密耗时 cost time---->"+(end-start));  Log.e("MainActivity","解密后json数据 --2-->"+decryStr);

运行结果：

对比发现：私钥的加解密都很耗时，所以可以根据不同的需求采用不能方案来进行加解密。个人觉得服务器要求解密效率高，客户端私钥加密，服务器公钥解密比较好一点

加密后数据大小的变化：数据量差不多是加密前的1.5倍

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。

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