公钥，私钥和数字签名这样最好理解

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Andy_黎青 2021-12-28 12:12:47 博主文章分类：数据结构和算法

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公钥，私钥和数字签名这样最好理解

公钥加密
私钥签名
RSA算法

公钥加密

假设一下，我找了两个数字，一个是1，一个是2。我喜欢2这个数字，就保留起来，不告诉你们(私钥），然后我告诉大家，1是我的公钥。
我有一个文件，不能让别人看，我就用1加密了。别人找到了这个文件，但是他不知道2就是解密的私钥啊，所以他解不开，只有我可以用数字2，就是我的私钥，来解密。这样我就可以保护数据了。
我的好朋友x用我的公钥1加密了字符a，加密后成了b，放在网上。别人偷到了这个文件，但是别人解不开，因为别人不知道2就是我的私钥，只有我才能解密，解密后就得到a。这样，我们就可以传送加密的数据了。

私钥签名

如果我用私钥加密一段数据（当然只有我可以用私钥加密，因为只有我知道2是我的私钥），结果所有的人都看到我的内容了，因为他们都知道我的公钥是1，那么这种加密有什么用处呢？

但是我的好朋友x说有人冒充我给他发信。怎么办呢？我把我要发的信，内容是c，用我的私钥2，加密，加密后的内容是d，发给x，再告诉他解密看是不是c。他用我的公钥1解密，发现果然是c。这个时候，他会想到，能够用我的公钥解密的数据，必然是用我的私钥加的密。只有我知道我得私钥，因此他就可以确认确实是我发的东西。这样我们就能确认发送方身份了。这个过程叫做数字签名。当然具体的过程要稍微复杂一些。用私钥来加密数据，用途就是数字签名。

总结：公钥和私钥是成对的，它们互相解密。
公钥加密，私钥解密。
私钥数字签名，公钥验证。

举例

比如有两个用户Alice和Bob，Alice想把一段明文通过双钥加密的技术发送给Bob，Bob有一对公钥和私钥，那么加密解密的过程如下：

Bob将他的公开密钥传送给Alice。

Alice用Bob的公开密钥加密她的消息，然后传送给Bob。

Bob用他的私人密钥解密Alice的消息。

上面的过程可以用下图表示，Alice使用Bob的公钥进行加密，Bob用自己的私钥进行解密。

公钥，私钥和数字签名这样最好理解_数据

例子和图出自《网络安全基础应用与标准第二版》

RSA算法

RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA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所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。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，但那时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。
package com.jiuwei.base.client.suningPay;import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64;import java.security.Key;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.HashMap;import java.util.Map;import javax.crypto.Cipher;public class RSACoder { //非对称密钥算法 public static final String KEY_ALGORITHM="RSA"; /** * 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024 * 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间 * */ private static final int KEY_SIZE=512; //公钥 private static final String PUBLIC_KEY="xiaoxiaorenzhe"; //私钥 private static final String PRIVATE_KEY="dadapangzi"; /** * 初始化密钥对 * @return Map 甲方密钥的Map * */ public static Map<String,Object> initKey() throws Exception{ //实例化密钥生成器 KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM); //初始化密钥生成器 keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE); //生成密钥对 KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair(); //甲方公钥 RSAPublicKey publicKey=(RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); System.out.println("系数："+publicKey.getModulus()+" 加密指数："+publicKey.getPublicExponent()); //甲方私钥 RSAPrivateKey privateKey=(RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); System.out.println("系数："+privateKey.getModulus()+"解密指数："+privateKey.getPrivateExponent()); //将密钥存储在map中 Map<String,Object> keyMap=new HashMap<String,Object>(); keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); return keyMap; } /** * 私钥加密 * @param data 待加密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 加密数据 * */ public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //取得私钥 PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(key); KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //生成私钥 PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec); //数据加密 Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 公钥加密 * @param data 待加密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 加密数据 * */ public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //实例化密钥工厂 KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //初始化公钥 //密钥材料转换 X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(key); //产生公钥 PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); //数据加密 Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 私钥解密 * @param data 待解密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 解密数据 * */ public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //取得私钥 PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(key); KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //生成私钥 PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec); //数据解密 Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 公钥解密 * @param data 待解密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 解密数据 * */ public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{ //实例化密钥工厂 KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //初始化公钥 //密钥材料转换 X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(key); //产生公钥 PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); //数据解密 Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, pubKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 取得私钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 私钥 * */ public static byte[] getPrivateKey(Map<String,Object> keyMap){ Key key=(Key)keyMap.get(PRIVATE_KEY); return key.getEncoded(); } /** * 取得公钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 公钥 * */ public static byte[] getPublicKey(Map<String,Object> keyMap) throws Exception{ Key key=(Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY); return key.getEncoded(); } /** * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { //初始化密钥 //生成密钥对 Map<String,Object> keyMap=RSACoder.initKey(); //公钥 byte[] publicKey=RSACoder.getPublicKey(keyMap); //byte[] publicKey = b; //私钥 byte[] privateKey=RSACoder.getPrivateKey(keyMap); System.out.println("公钥："+Base64.encode(publicKey)); System.out.println("私钥："+Base64.encode(privateKey)); System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输============="); String str="aattaggcctegthththfef/aat.mp4"; System.out.println("===========甲方向乙方发送加密数据=============="); System.out.println("原文:"+str); //甲方进行数据的加密 byte[] code1=RSACoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey); System.out.println("甲方使用乙方公钥加密后的数据："+Base64.encode(code1)); System.out.println("===========乙方使用甲方提供的公钥对数据进行解密=============="); //乙方进行数据的解密 //byte[] decode1=RSACoder.decryptByPublicKey(code1, publicKey); byte[] decode1=RSACoder.decryptByPrivateKey(code1, privateKey); System.out.println("乙方解密后的数据："+new String(decode1)+""); System.out.println("===========反向进行操作，乙方向甲方发送数据=============="); str="乙方向甲方发送数据RSA算法"; System.out.println("原文:"+str); //乙方使用公钥对数据进行加密 byte[] code2=RSACoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey); System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密=============="); System.out.println("加密后的数据："+Base64.encode(code2)); System.out.println("=============乙方将数据传送给甲方======================"); System.out.println("===========甲方使用私钥对数据进行解密=============="); //甲方使用私钥对数据进行解密 byte[] decode2=RSACoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey); System.out.println("甲方解密后的数据："+new String(decode2)); } }