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[Java教程]RSA加密算法的简单案例


RSA加密算法是目前最有影响力的公钥加密算法,它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击。

那关于RSA加密算法有哪些应用呢?以下举一个数据库身份验证的案例。

在使用数据集进行身份认证时,密码存在数据库中,认证时用户输入的密码与数据库中密码相同则认证通过,若数据库被破解了则对系统造成威胁,怎样保证系统安全呢?这里就可以应用RSA加密算法,对权限加密。

思路:

就是在url中传用户名密码时,先把用户名进行翻转,然后再进行加密,如输入的密码为12,实际后台进行加密的值为21,再与数据库进行验证,这样就可以避免数据库被破解查看到的是21的加密码,登陆系统时以21是无法登陆成功的。

以报表软件FineReport为例,这是一个能读取各类数据库的报表软件,分客户端和前端展示。

实现方案:

1、把RSA加密使用的第三方包,放到工程web-inf/lib文件夹下即可。

2、调用js文件

RSA文件夹为前端js加密时需要调用js文件,因此需要将Barrett.js、BigInt.js、RSA.js放到工程目录下如:WebReport/js,新建js文件夹放入js文件。

3、定义RSA加密类

定义RSAUtil.java类文件,先运行类中generateKeyPair()方法,会在服务器D盘中生成一个随机的RSAKey.txt文件,保存公钥和密钥,每访问一次这个方法会刷新一次txt文件。

package com.fr.privilege;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.math.BigInteger;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.SecureRandom;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.InvalidKeySpecException;import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;import javax.crypto.Cipher;/** * RSA 工具类。提供加密,解密,生成密钥对等方法。 * 需要到http://www.bouncycastle.org下载bcprov-jdk14-123.jar。 * */public class RSAUtil {	/**	 * * 生成密钥对 *	 * 	 * @return KeyPair *	 * @throws EncryptException	 */	public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {		try {			KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());			final int KEY_SIZE = 1024;// 没什么好说的了,这个值关系到块加密的大小,可以更改,但是不要太大,否则效率会低			keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());			KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();			saveKeyPair(keyPair);			return keyPair;		} catch (Exception e) {			throw new Exception(e.getMessage());		}	}	public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {		FileInputStream fis = new FileInputStream("C:/RSAKey.txt");		ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis);		KeyPair kp = (KeyPair) oos.readObject();		oos.close();		fis.close();		return kp;	}	public static void saveKeyPair(KeyPair kp) throws Exception {		FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:/RSAKey.txt");		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);		// 生成密钥		oos.writeObject(kp);		oos.close();		fos.close();	}	/**	 * * 生成公钥 *	 * 	 * @param modulus *	 * @param publicExponent *	 * @return RSAPublicKey *	 * @throws Exception	 */	public static RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus,			byte[] publicExponent) throws Exception {		KeyFactory keyFac = null;		try {			keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());		} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {			throw new Exception(ex.getMessage());		}		RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(				modulus), new BigInteger(publicExponent));		try {			return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);		} catch (InvalidKeySpecException ex) {			throw new Exception(ex.getMessage());		}	}	/**	 * * 生成私钥 *	 * 	 * @param modulus *	 * @param privateExponent *	 * @return RSAPrivateKey *	 * @throws Exception	 */	public static RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus,			byte[] privateExponent) throws Exception {		KeyFactory keyFac = null;		try {			keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());		} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {			throw new Exception(ex.getMessage());		}		RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(				modulus), new BigInteger(privateExponent));		try {			return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);		} catch (InvalidKeySpecException ex) {			throw new Exception(ex.getMessage());		}	}	/**	 * * 加密 *	 * 	 * @param key	 *      加密的密钥 *	 * @param data	 *      待加密的明文数据 *	 * @return 加密后的数据 *	 * @throws Exception	 */	public static byte[] encrypt(PublicKey pk, byte[] data) throws Exception {		try {			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);			int blockSize = cipher.getBlockSize();// 获得加密块大小,如:加密前数据为128个byte,而key_size=1024			// 加密块大小为127			// byte,加密后为128个byte;因此共有2个加密块,第一个127			// byte第二个为1个byte			int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);// 获得加密块加密后块大小			int leavedSize = data.length % blockSize;			int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1					: data.length / blockSize;			byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];			int i = 0;			while (data.length - i * blockSize > 0) {				if (data.length - i * blockSize > blockSize)					cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i							* outputSize);				else					cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i							* blockSize, raw, i * outputSize);				// 这里面doUpdate方法不可用,查看源代码后发现每次doUpdate后并没有什么实际动作除了把byte[]放到				// ByteArrayOutputStream中,而最后doFinal的时候才将所有的byte[]进行加密,可是到了此时加密块大小很可能已经超出了				// OutputSize所以只好用dofinal方法。				i++;			}			return raw;		} catch (Exception e) {			throw new Exception(e.getMessage());		}	}	/**	 * * 解密 *	 * 	 * @param key	 *      解密的密钥 *	 * @param raw	 *      已经加密的数据 *	 * @return 解密后的明文 *	 * @throws Exception	 */	public static byte[] decrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {		try {			Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",					new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());			cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, pk);			int blockSize = cipher.getBlockSize();			ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);			int j = 0;			while (raw.length - j * blockSize > 0) {				bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));				j++;			}			return bout.toByteArray();		} catch (Exception e) {			throw new Exception(e.getMessage());		}	}	/**	 * * *	 * 	 * @param args *	 * @throws Exception	 */	public static void main(String[] args) throws Exception {		RSAPublicKey rsap = (RSAPublicKey) RSAUtil.generateKeyPair()				.getPublic();		String test = "hello world";		byte[] en_test = encrypt(getKeyPair().getPublic(), test.getBytes());		System.out.println("123:" + new String(en_test));		byte[] de_test = decrypt(getKeyPair().getPrivate(), en_test);		System.out.println(new String(de_test));	}}

4、定义密码验证类

定义TestPasswordValidatorRSA.java密码验证类

定义一个类,命名为TestPasswordValidatorRSA.java,扩展于AbstractPasswordValidator,重写其中密码验证方法encodePassword,先把输入的密码进行翻转,然后再进行加密,返回密码进行验证,具体代码如下:

package com.fr.privilege; import com.fr.privilege.providers.dao.AbstractPasswordValidator; public class TestPasswordValidatorRSA extends AbstractPasswordValidator{   //@Override  public String encodePassword( String clinetPassword) {  	try {  		//对密码进行翻转如输入ab翻转后为ba  		StringBuffer sb = new StringBuffer(); 	    sb.append(new String(clinetPassword));	    String bb = sb.reverse().toString();  		//进行加密  		byte[] en_test = RSAUtil.encrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPublic(),bb.getBytes());   		  		//进行解密,如果数据库里面保存的是加密码,则此处不需要进行解密  		byte[] de_test = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_test);   		//返回加密密码  		clinetPassword=new String(de_test);				} catch (Exception e) {			// TODO Auto-generated catch block			e.printStackTrace();		}		return clinetPassword; //即获取加密密码再与数据库密码匹配。   }	@Override	public boolean validatePassword(String arg0, String arg1) {		// TODO Auto-generated method stub		return false;	}}




5、编译类文件

首先编译RSAUtil.java类文件在服务器的D盘生成RSAKey.txt文件,再编译TestPasswordValidatorRSA.java类,把编译后的class文件放到项目工程web-inf/classes/com/fr/privilege文件夹中。

6、登陆Login.jsp页面设置

客户端请求到登录页面,随机生成一字符串,此随机字符串作为密钥加密密码,如下代码:

<%@page contentType="text/html" pageEncoding="UTF-8"%><%@page import="com.fr.privilege.providers.dao.RSAUtil"%><%!public String Testmo() {		String module = "";		try {			java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil					.getKeyPair().getPublic();			module = rsap.getModulus().toString(16);		} catch (Exception e) {			// TODO Auto-generated catch block			e.printStackTrace();		}		return module;	}%><%!public String Testem() {		String empoent = "";		try {			java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil					.getKeyPair().getPublic();			empoent = rsap.getPublicExponent().toString(16);		} catch (Exception e) {			// TODO Auto-generated catch block			e.printStackTrace();		}		return empoent;	}%><html>	<head>		<script type="text/javascript"			src="ReportServer?op=emb&resource=finereport.js"></script>		<script type="text/javascript" src="js/RSA.js"></script>		<script type="text/javascript" src="js/BigInt.js"></script>		<script type="text/javascript" src="js/Barrett.js"></script>		<script type="text/javascript">  	function bodyRSA() 	{   setMaxDigits(130);   var a = "<%=Testmo()%>";	var b = "<%=Testem()%>";	key = new RSAKeyPair(b,"",a);	} function doSubmit() {  	bodyRSA();   var username = FR.cjkEncode(document.getElementById("username").value); //获取输入的用户名    var password = FR.cjkEncode(document.getElementById("password").value); //获取输入的参数    $.ajax({      url : "ReportServer?op=auth_login&fr_username=" + username + "&fr_password=" + password,  //将用户名和密码发送到报表认证地址op=auth_login      data : {__redirect__ : 'false'},        complete : function(res) {        var jo = FR.jsonDecode(res.responseText);        if(jo.url) {          window.location=jo.url+ "&_=" + new Date().getTime();  //认证成功跳转页面,因为ajax不支持重定向所有需要跳转的设置       }        else{          alert("用户名密码错误!") //认证失败        }      }    })  }  </script>	</head>	<body>		<p>			请登录		</p>		<form name="login" method="POST">			<p>				用户名:				<input id="username" type="text" />			</p>			<p>				密 码:				<input id="password" type="password" />			</p>			<input type="button" value="登录" onclick="doSubmit()" />		</form>	</body></html>