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JavaWeb对RSA的使用

来源:  2018-09-21 09:35:19    评论:0点击:

来源:https://www.cnblogs.com/henuyuxiang/p/6829812.html

由于公司的网站页面的表单提交是明文的post,虽说是https的页面,但还是有点隐患(https会不会被黑?反正明文逼格是差了点你得承认啊),所以上头吩咐我弄个RSA加密,客户端JS加密,然后服务器JAVA解密

本文主要面向想在javaweb/java应用里面使用RSA的人。

 

一、RSA是个ShenMeGui:

其实一开始叫我用RSA加密我是拒绝的,因为不可能你叫我用我就用,我得查查他是什么东西对不对。

RSA是目前最有影响力的公钥加密算法,属于非对称加密的,也就是用一个大家都知道的公钥来加密出来的密文,只有拥有私钥的人才能解开,目前听说1024比较安全,2048位那是相当安全,往上就更难破解了。

关于RSA的基本原理,百度百科里面提到“RSA算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大素数相乘十分容易,但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开作为加密密钥。”然后阮一峰先生的 《RSA算法原理(一)》《RSA算法原理(二)》里面就解释的比较清楚,看完你大概就懂了(不愧是大牛吖)。阮先生提到了:

加密公式

me ≡ c (mod n)

解密公式

cd ≡ m (mod n)

n是公共的模数,也就是pq的乘积,e是公钥的指数,d是私钥的指数,下面会说到利用他们可以还原公钥和密钥。

如果你知道是怎么回事的话也就清楚了RSA是怎么回事, 不清楚的话请去看文章,这里主要是说如何去使用RSA而不是自己实现RSA。知道RSA的大概原理将会对我们写代码有帮助,不然你出了问题自己都搞不定,咋办?

二、使用RSA实现加密解密的思路:

说起思路比较简单。其实就是浏览器向服务器拿到公钥,在用户填完信息后,用公钥帮用户加密,然后提交后,服务器再用java解密就可以了…….吗?本来大体思路是这样没错,可是我找到的方法并没有办法直接传输可用的公钥,所以我们要用到上述的公式,先把e和n取出来,利用js把e和n还原成公钥,然后再用他给信息加密后提交,最后就是用服务器上的java解密。

三、具体实施方法:

说了那么多,福利呢干货呢别人写好的代码呢?没错我就知道你想要这个。

一开始我也是大概搞清楚RSA之后开始各种找代码来参考一下,于是在我不懈努力之下,让我找到了这个《用javascript与java进行RSA加密与解密》,总体还是可用的,而且总体思路和我一致,但是用起来问题还是多多的,你们可以先点开链接看看代码。

四、javascript里面的RSA:

首先你需要三个js

BigInt.js  – 用于生成一个大整型;(这是RSA算法的需要)
RSA.js    – RSA的主要算法;
Barrett.js – RSA算法所需要用到的一个支持文件;

像上面提到的,你拥有公钥的n和e就能还原公钥,然后进行加密。关键代码如下:


//setMaxDigits()貌似是生成密文的最大位数,如果不设置或者乱设置的话很可能导致死循环然后浏览器崩溃。
//这个语句必须最先执行,1024位的密钥要传入130,2048的话要传入260
setMaxDigits(130);
//RSAKeyPair是密钥对的对象,用e和n可以生成公钥,第二个参数其实就是d,因为我们只需要公钥当然是传空的。
key = new  RSAKeyPair(e,"",n);
//下面是加密方法,比较简单,就是传入公钥和原文,加密成密文。
var result = encryptedString(key, document.getElementById("pwd").value);

e和n哪里来?你可以先用着链接里面的来test一下,我认为正常来说应该是java读取了送到给js的,下面会讲到。

五、 java里面的RSA:

那java里面肯定也有RSA的相关类和API能用,我们需要些什么呢?我们需要的是JDK里面的java.security包和一个开源的加解密解决方案BouncyCastle的API。java.security自己import就可以,→bouncyCastle在这里←    要JDK15以上的,下最新的就可以,打不开或者找不到的就百度一下咯~

下面我们说说java里面的代码问题。

先来说生成密钥,利用generateKeyPair()和saveKey(),可以很简单的生成一对密钥,你可以直接存到相应路径,也可以像我一样改一下saveKey()把公钥私钥分开储存,甚至你可以直接保存在session,这样你的网站就永远在用别人猜不到的密钥了(我估计这样服务器工作量略大,还不如定时线程来更新密钥),下面是我修改过的代码

 
public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception { 
    try { 
       KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", BouncyCastleProvider()); 
       final int KEY_SIZE = 1024;// 块加密的大小,你可以改成2048,但是会很慢........
       keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom()); 
       KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair(); 
       return keyPair; 
    } catch (Exception e) { 
    throw new Exception(e.getMessage()); 
    } 
}

再说取钥的问题,你可以使用getKeyPair()获取公钥和密钥,大概长这样(我同事帮忙修改了下,返回的object然后自自行强制转换即可)这里注意readObject其实和加密包会有关系。

public static Object getKey(String path)throws Exception{ 
     FileInputStream fis = new FileInputStream(path); 
     ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis); 
     Object kp=  oos.readObject(); 
     oos.close(); 
     fis.close(); 
     return kp; 
}  
//使用他来获取密钥,如果你这个路径对应的是公钥或者密钥,也可以直接取出来再强制转换成RSAPublicKey或者RSAPrivateKey
KeyPair kp=(KeyPair)getKey("D:/key.key");

我们读取到公钥后,需要用到RSAPublicKey的getModulus()和getPublicExponent()方法取得公钥的e(Exponent)和n(Modulus)给到前端页面,前端可以用getparameter等方法接收,或者在页面初始化时用ajax请求。


String Modulus=RSAPublicKey.getModulus().toString(16);
String Exponent=RSAPublicKey.getPublicExponent().toString(16);

这里需要toString(16)把他转为16进制,供前端使用。

最后是最重要的解密部分(加密和解密的写法极其相似,有需要的同学可以先看看解密),网上最简单而典型的写法是这样的(raw是密文)

 


public static byte[] RSAdecrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk); 
    return cipher.doFinal(raw);
}


然后我在网上找到demo是这样的

public static byte[] RSAdecrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {
  Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
  cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pk);      
  ByteArrayOutputStream bout = null;
  try {
    bout = new ByteArrayOutputStream(64);
    int j = 0;
    int blockSize = cipher.getBlockSize();
    while (raw.length - j * blockSize > 0) {
      bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
       j++;
    }
    return bout.toByteArray();
  } //后面是catch和finally,对bout 的安全处理,就不贴了
}

这样看貌似第二个安全一点,不过我不是很懂为什么要写的这么复杂,测了下运行时间貌似差不多。求各位指导。

这里用到加密算法最核心的类Cipher类,我觉得有必要大概了解一下它,它的加密和解密过程用到的都是doFinal()方法,至于是加密还是解密就取决于init时候的参数Cliper的MODE。然后如果没有我说的BouncyCastle API你就要用 Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm())来实例化Clipher了,会麻烦一点。

到这里加密解密就已经完成了~~~然后接下来可能会遇到一些问题,请看↓

六、遇到问题了吧,说好的售后服务呢?

(1)首先再提一下setMaxDigits(),要注意里面的参数,1024位对应130,2048位对应260。

(2)然后是java里面关于解密时参数发送异常的问题:如果完全按照上述方法,或者是网上资料里面的做法,在大量使用的情况下就会出现以下报错。

如果你是用精简版的RSAdecrypt

 
org.bouncycastle.crypto.DataLengthException: input too large for RSA cipher.
at org.bouncycastle.crypto.engines.RSACoreEngine.convertInput(Unknown Source)
at org.bouncycastle.crypto.engines.RSABlindedEngine.processBlock(Unknown Source)
at org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.rsa.CipherSpi.engineDoFinal(Unknown Source)
at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2087)

如果你是用复杂版的RSAdecrypt

java.lang.IllegalArgumentException: Bad arguments
 at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2141)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.RSAdecrypt(SecurityHelper.java:236)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.getdecryptStr(SecurityHelper.java:262)
 at com.dimeng.p2p.yylh.util.SecurityHelper.main(SecurityHelper.java:342)
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Bad arguments
 at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2141)

原因是网上资料里面的用法是这样的,问题就出在toByteArray()上面

//result是字符串类型的密文
byte[] en_result = new BigInteger(result, 16).toByteArray();  
byte[] de_result = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_result);  

 

准确来说是因为js加密的时候会导致byte[]类型密文比指定的长,为什么呢?因为上面提到的三个JS在加密密码时,偶尔会得出正确的密文byte[]多出一byte,里面是0,不信等报错了你自己试试。解决方法如下:

/** * 16进制 To byte[] * @param hexString * @return byte[] */
public static byte[] hexStringToBytes(String hexString) {
  if (hexString == null || hexString.equals("")) {
    return null;
  }
  hexString = hexString.toUpperCase();
  int length = hexString.length() / 2;
  char[] hexChars = hexString.toCharArray();
  byte[] d = new byte[length];
  for (int i = 0; i < length; i++) {
    int pos = i * 2;
    d[i] = (byte) (charToByte(hexChars[pos]) << 4 | charToByte(hexChars[pos + 1]));
  }
  return d;
}

/** * Convert char to byte * @param c char * @return byte */
private static byte charToByte(char c) {
  return (byte) "0123456789ABCDEF".indexOf(c);
}
//这样~就对了
byte[] en_result = hexStringToBytes(password_en);

至此出错问题就能解决了


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