Posted on 2008-05-27 13:41
acooly 阅读(2215)
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package
org.acooly.studio.encrypt;
import
java.security.KeyPair;
import
java.security.KeyPairGenerator;
import
java.security.PrivateKey;
import
java.security.PublicKey;
import
javax.crypto.Cipher;
import
org.apache.commons.logging.Log;
import
org.apache.commons.logging.LogFactory;
/** */
/**
*****************************************************************************
* 非对称加密JAVA算法演示(JAVA-SUN API实现)<br>
* <b>算法:RSA</b><br>
* RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。
* RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在已近二十年，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价。即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何，而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NPC问题。RSA的缺点主要有：A)产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一密。B)分组长度太大，为保证安全性，n
* 至少也要 600
* bits以上，使运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级；且随着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化。目前，SET(Secure
* Electronic Transaction)协议中要求CA采用2048比特长的密钥，其他实体使用1024比特的密钥。<br>
* 这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron
* Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。 <br>
* RSA的安全性依赖于大数分解。公钥和私钥都是两个大素数（ 大于
* 100个十进制位）的函数。据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积。 <br>
* 密钥对的产生。选择两个大素数，p 和q 。计算： <br>
* n = p * q <br>
* 然后随机选择加密密钥e，要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 ) 互质。最后，利用Euclid 算法计算解密密钥d, 满足 <br>
* e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) ) <br>
* 其中n和d也要互质。数e和n是公钥，d是私钥。两个素数p和q不再需要，应该丢弃，不要让任何人知道。 <br>
* 加密信息 m（二进制表示）时，首先把m分成等长数据块 m1 ,m2,
, mi ，块长s，其中 2^s <= n, s 尽可能的大。对应的密文是：
* <br>
* ci = mi^e ( mod n ) ( a ) <br>
* 解密时作如下计算： <br>
* mi = ci^d ( mod n ) ( b ) <br>
* RSA 可用于数字签名，方案是用 ( a ) 式签名， ( b )式验证。具体操作时考虑到安全性和 m信息量较大等因素，一般是先作 HASH 运算。
* <br>
* RSA 的安全性。 <br>
* RSA的安全性依赖于大数分解，但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明，因为没有证明破解RSA就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法，那它肯定可以修改成为大数分解算法。目前，
* RSA的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样，分解n是最显然的攻击方法。现在，人们已能分解140多个十进制位的大素数。因此，模数n必须选大一些，因具体适用情况而定。
* <br>
* RSA的速度。 <br>
* 由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。 <br>
* RSA的选择密文攻击。 <br>
* RSA在选择密文攻击面前很脆弱。一般攻击者是将某一信息作一下伪装(Blind)，让拥有私钥的实体签署。然后，经过计算就可得到它所想要的信息。实际上，攻击利用的都是同一个弱点，即存在这样一个事实：乘幂保留了输入的乘法结构：
* <br> ( XM )^d = X^d *M^d mod n <br>
* 前面已经提到，这个固有的问题来自于公钥密码系统的最有用的特征--每个人都能使用公钥。但从算法上无法解决这一问题，主要措施有两条：一条是采用好的公钥协议，保证工作过程中实体不对其他实体任意产生的信息解密，不对自己一无所知的信息签名；另一条是决不对陌生人送来的随机文档签名，签名时首先使用One-Way
* Hash Function对文档作HASH处理，或同时使用不同的签名算法。在中提到了几种不同类型的攻击方法。 <br>
* RSA的公共模数攻击。 <br>
* 若系统中共有一个模数，只是不同的人拥有不同的e和d，系统将是危险的。最普遍的情况是同一信息用不同的公钥加密，这些公钥共模而且互质，那末该信息无需私钥就可得到恢复。设P为信息明文，两个加密密钥为e1和e2，公共模数是n，则：
* C1 = P^e1 mod n <br>
* C2 = P^e2 mod n <br>
* 密码分析者知道n、e1、e2、C1和C2，就能得到P。 <br>
* 因为e1和e2互质，故用Euclidean算法能找到r和s，满足： <br>
* r * e1 + s * e2 = 1 <br>
* 假设r为负数，需再用Euclidean算法计算C1^(-1)，则 <br> ( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n <br>
* 另外，还有其它几种利用公共模数攻击的方法。总之，如果知道给定模数的一对e和d，一是有利于攻击者分解模数，一是有利于攻击者计算出其它成对的e’和d’，而无需分解模数。解决办法只有一个，那就是不要共享模数n。<br>
* RSA的小指数攻击。
* 有一种提高RSA速度的建议是使公钥e取较小的值，这样会使加密变得易于实现，速度有所提高。但这样作是不安全的，对付办法就是e和d都取较大的值。<br>
*
*
@author
pu.zhang
*
*/
public
class
DisSymmetricEncryption
{
private
Log logger
=
LogFactory.getLog(DisSymmetricEncryption.
class
);
public
static
void
main(String[] args)
throws
Exception
{
DisSymmetricEncryption disSymmetricEncryption
=
new
DisSymmetricEncryption();
disSymmetricEncryption.RSAEncryption();
}
/** */
/**
* <b>RSA加/解密JAVA-API演示</b><br>
* 加密可以用公钥，解密用私钥；或者加密用私钥，解密用公钥。 通常非对称加密是非常消耗资源的，因此可以对大数据用对称加密如：
* DES或3DES，而对其对称密钥进行非对称加密，这样既保证了数据的安全，还能保证效率。
*/
void
RSAEncryption()
throws
Exception
{
String algorithm
=
"
RSA
"
;
logger.info(
"
algorithm:
"
+
algorithm);
//
明文
byte
[] plainText
=
{
0
,
1
,
2
,
3
,
4
,
5
,
6
,
7
,
8
,
9
}
;
logger.info(
"
plainText:
"
+
formatedHexString(plainText));
//
生成KeyPaire
KeyPairGenerator keyPairGenerator
=
KeyPairGenerator.getInstance(
"
RSA
"
);
keyPairGenerator.initialize(
1024
);
KeyPair keyPair
=
keyPairGenerator.genKeyPair();
//
公钥
PublicKey publickKey
=
keyPair.getPublic();
logger.info(
"
PublicKey:
"
+
formatedHexString(publickKey.getEncoded()));
//
私钥
PrivateKey privateKey
=
keyPair.getPrivate();
logger.info(
"
PrivateKey:
"
+
formatedHexString(privateKey.getEncoded()));
Cipher cipher
=
Cipher.getInstance(
"
RSA
"
);
//
公钥加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publickKey);
byte
[] publicKeyEncryptText
=
cipher.doFinal(plainText);
logger.info(
"
publicKeyEncryptText:
"
+
formatedHexString(publicKeyEncryptText));
//
私钥解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte
[] privateKeyDecryptText
=
cipher.doFinal(publicKeyEncryptText);
logger.info(
"
privateKeyDecryptText:
"
+
formatedHexString(privateKeyDecryptText));
//
私钥加密
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
byte
[] privateKeyEncryptText
=
cipher.doFinal(plainText);
logger.info(
"
privateKeyEncryptText:
"
+
formatedHexString(privateKeyEncryptText));
//
公钥解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publickKey);
byte
[] publicKeyDecryptText
=
cipher.doFinal(privateKeyEncryptText);
logger.info(
"
publicKeyDecryptText:
"
+
formatedHexString(publicKeyDecryptText));
}
/** */
/**
* 转换byte数组为16进制的字符串显示方式
*
@param
b
*
@return
*/
String formatedHexString(
byte
[] b)
{
String hs
=
""
;
String stmp
=
""
;
for
(
int
n
=
0
; n
<
b.length; n
++
)
{
stmp
=
(java.lang.Integer.toHexString(b[n]
&
0XFF
));
if
(stmp.length()
==
1
)
hs
=
hs
+
"
0
"
+
stmp;
else
hs
=
hs
+
stmp;
if
(n
<
b.length
-
1
)
hs
=
hs
+
"
"
;
}
return
hs.toUpperCase();
}
}