Java中加密方式之非对称加密

有人说为什么有了对称加密，为什么还要有个非对称加密，那么首先我们来说说这俩种加密的优缺点。

对称加密：

优点：对称加密算法通常比非对称加密算法更快，更适合加密大量数据。

缺点：因为同一个密钥需要用于加密和解密，所以密钥的安全分发和存储是个至关重要的问题。如果密钥泄露，加密的数据就会被轻易解密。

非对称加密：

优点：如我们上方所说非对称加密采用一对密钥来加密，可以大大增强数据的完整性和真实性，而且，非对称加密还可以用于数字签名。

缺点：非对称加密算法相对来说没有对称加密快速，所以它不适合加密大量数据。此外，如果私钥你不小心丢了，那么加密的数据，怎么解密都没有办法解密。

说了这么多，了解了俩种加密方式，我们来了解一下，非对称加密有哪几种常见的加密方式。

一、RSA

RSA称为Rivest-Shamir-Adleman是一种非对称加密算法，广泛用于数据传输、数字签名和密钥交换。在Java中，RSA算法可以通过java.security包中的KeyPairGenerator和Cipher类来实现。

import javax.crypto.Cipher;import java.security.*;import java.util.Base64;
public class RSAEncryptionDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        // 创建RSA密钥对生成器        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");        keyPairGenerator.initialize(2048);        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 获取公钥和私钥        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 创建RSA加密对象        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
        // 加密数据        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);        String originalText = "Hello, World!";        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(originalText.getBytes());        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);        System.out.println("加密后: " + encryptedText);
        // 解密数据        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));        String decryptedText = new String(decryptedBytes);        System.out.println("解密后: " + decryptedText);    }}

加密后: aaMWUd65otrubkskidn3yhpLb9H1gbXi836X8eGJKxqWbJypNZRFi0cgTvpynqdu1wSRJoPtRys9bQDA9OvfHfQ98ZUUpa1NMhl8ptNyl0wMZwQiUrUg5qh/ekRmZseTPcz6nQYIhmYYkRhof7Le/S2Qx6kCmOX+m1LpjagDrVV9rOj2QkaOje5ugd7YxDLGa25e++aWKYZFFAU4QVYeO8avkUCCQ93xff9xYD20ecjkHgW8Brox6NzB62edxC3UJEbAkadU51t0J7h+qeVee+r2djg7hDQyTB0XKjSo1ub+BHbjxADv/SlkVZ+rLcEY1jzoAL+VZQ4cPK+//IBPSg==解密后: Hello, World!

通过代码示例，我们可以看到使用KeyPairGenerator生成一个RSA密钥对。然后，我们使用Cipher对象来加密和解密文本数据。加密后的数据被转换为Base64编码的字符串，以便于打印和传输。

二、DSA (Digital Signature Algorithm)

DSA，它基于椭圆曲线密码学和整数因子分解的困难性。DSA可以用于验证数据的完整性和真实性。在Java中，DSA算法可以通过java.security包中的KeyPairGenerator、Signature和其他相关类来实现。

import java.security.*;import java.util.Base64;
public class DSADemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        // 创建DSA密钥对生成器        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");        keyPairGenerator.initialize(2048);        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 获取公钥和私钥        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 创建DSA签名对象        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withDSA");
        // 签署数据        signature.initSign(privateKey);        String data = "Hello, World!";        signature.update(data.getBytes());        byte[] sign = signature.sign();        String signedData = Base64.getEncoder().encodeToString(sign);        System.out.println("加密后: " + signedData);
        // 验证签名        signature.initVerify(publicKey);        signature.update(data.getBytes());        boolean isValid = signature.verify(Base64.getDecoder().decode(signedData));        System.out.println("解密后是否正确: " + isValid);    }}

加密后: MDwCHG0RYpNu4n26fSjUPpPpIVmimgCR1oxp4XO2ndYCHATQ7ZvUqQImU2uPCRdB8zTG444ZFqG7T0/Q9Wo=解密后: true

看示例中，我们首先使用KeyPairGenerator生成一个DSA密钥对。然后，我们使用Signature对象来创建数字签名并验证签名。签名和验证过程中，我们使用了SHA-256消息摘要算法与DSA结合使用。

三、ECC (Elliptic Curve Cryptography)

ECC提供了与RSA和其他传统非对称算法相比更高的安全性，同时可以使用更短的密钥。ECC在安全性、处理速度和存储需求方面都非常有优势，特别是在移动设备和嵌入式设备中。

在Java中，ECC可以通过java.security包中的KeyPairGenerator、KeyFactory、Signature和其他相关类来实现。

我们来看下示例：

import java.security.*;import java.security.spec.ECGenParameterSpec;import java.util.Base64;
public class ECCDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        // 创建ECC密钥对生成器        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC");        // 使用secp256r1曲线        keyPairGenerator.initialize(new ECGenParameterSpec("secp256r1"));        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        // 获取公钥和私钥        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        // 创建ECC签名对象        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withECDSA");
        // 签署数据        signature.initSign(privateKey);        String data = "Hello, World!";        signature.update(data.getBytes());        byte[] sign = signature.sign();        String signedData = Base64.getEncoder().encodeToString(sign);        System.out.println("签名数据: " + signedData);
        // 验证签名        signature.initVerify(publicKey);        signature.update(data.getBytes());        boolean isValid = signature.verify(Base64.getDecoder().decode(signedData));        System.out.println("解签是否正确: " + isValid);    }}

签名数据: MEUCIQC6l89xlLGg5ad1wZgao5+SoYzkYvbWTK1LNzBihXp/TwIgWjc3xv4Asi+gJ8C6MkyYxUnAP+rPdSOxRXF56RRVepQ=解签是否正确: true

示例中，我们首先使用KeyPairGenerator和ECGenParameterSpec生成一个ECC密钥对。然后，我们使用Signature对象来创建数字签名并验证签名。签名和验证过程中，我们使用了SHA-256消息摘要算法与ECDSA结合使用。

请注意，ECC算法仅用于创建和验证数字签名，它不适用于数据加密。如果需要加密数据，应该使用对称加密或非对称加密算法。此外，ECC的安全性取决于所使用的椭圆曲线和实现的细节。

四、Diffie-Hellman

Diffie-Hellman密钥交换协议是一种方法，允许两个用户在不安全的通道上安全地交换密钥。它是由Whitfield Diffie和Martin Hellman在1976年发明的，是第一个公开披露的密钥交换协议，它奠定了现代加密通信的基础。

在Java中，Diffie-Hellman密钥交换可以通过java.security包中的KeyPairGenerator、KeyAgreement和其他相关类来实现。

import javax.crypto.KeyAgreement;import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;import java.security.AlgorithmParameterGenerator;import java.security.AlgorithmParameters;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.util.Base64;
public class DiffieHellmanDemo {    public static void main(String[] args) throws Exception {        // 生成Diffie-Hellman参数        AlgorithmParameterGenerator paramGen = AlgorithmParameterGenerator.getInstance("DH");        paramGen.init(2048);        AlgorithmParameters params = paramGen.generateParameters();        DHParameterSpec dhParams = params.getParameterSpec(DHParameterSpec.class);
        // 生成Alice的密钥对        KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");        aliceKpairGen.initialize(dhParams);        KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();
        // 生成Bob的密钥对        KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");        bobKpairGen.initialize(dhParams);        KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
        // Alice的密钥交换        KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");        aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());        aliceKeyAgree.doPhase(bobKpair.getPublic(), true);
        // Bob的密钥交换        KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");        bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());        bobKeyAgree.doPhase(aliceKpair.getPublic(), true);
        // 生成共享密钥        byte[] aliceSharedSecret = aliceKeyAgree.generateSecret();        byte[] bobSharedSecret = bobKeyAgree.generateSecret();
        // 输出共享密钥        String aliceKey = Base64.getEncoder().encodeToString(aliceSharedSecret);        System.out.println("Alice's的共享密钥: " + aliceKey);        String bobKey = Base64.getEncoder().encodeToString(bobSharedSecret);        System.out.println("Bob's  的共享密钥: " + bobKey);        System.out.println("密钥是否相同: " + bobKey.equals(aliceKey));    }}

Alice's的共享密钥: sW3xY/Vqn+fBuv4PRKWozaK+V66I4jKvEa8qCcmz/6vEx6a4pk2jzVsFVNRfoCx7mYGbEqBYz1YJSCCNZOuG1VApeN43Cp5YiFr3BcUZQF+51fZf9IYopOxLWeA68J3dKx9SdSgYRkhEI4zWJC+RS6jaf5ElFT/duzVxCrzYbabptvcWsxHhi40TvBcDHpUCbO4OXeYiDgUPuOJYfJTeZrwybVppOqgQH46JIw6EBnu8jWXFX14XuncgIqCdDrA/Etp2G7aKX+7nsow5zPKI+dzw1CN9kSzWUuy4GiCT4AEqvgOUecg5qMfSGLzu4CNacIkBFtAaM5gXrFr2m1gsXg==Bob's  的共享密钥: sW3xY/Vqn+fBuv4PRKWozaK+V66I4jKvEa8qCcmz/6vEx6a4pk2jzVsFVNRfoCx7mYGbEqBYz1YJSCCNZOuG1VApeN43Cp5YiFr3BcUZQF+51fZf9IYopOxLWeA68J3dKx9SdSgYRkhEI4zWJC+RS6jaf5ElFT/duzVxCrzYbabptvcWsxHhi40TvBcDHpUCbO4OXeYiDgUPuOJYfJTeZrwybVppOqgQH46JIw6EBnu8jWXFX14XuncgIqCdDrA/Etp2G7aKX+7nsow5zPKI+dzw1CN9kSzWUuy4GiCT4AEqvgOUecg5qMfSGLzu4CNacIkBFtAaM5gXrFr2m1gsXg==密钥是否相同: true

示例中，我们首先使用AlgorithmParameterGenerator生成Diffie-Hellman参数。然后，我们为Alice和Bob生成各自的密钥对。接着，我们使用KeyAgreement对象来执行密钥交换，最终生成共享密钥。

请注意，Diffie-Hellman密钥交换协议仅用于交换密钥，它不直接用于加密或解密数据。交换得到的共享密钥通常用作对称加密算法的密钥，用于加密实际传输的数据。

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原创文章，作者：guozi，如若转载，请注明出处：https://www.sudun.com/ask/78246.html

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