公钥，私钥和数字签名这样最好理解 (转载)

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http://blog.csdn.net/tabactivity/article/details/49685319

原文内容

一、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。

 

二、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：

1. Bob将他的公开密钥传送给Alice。
2. Alice用Bob的公开密钥加密她的消息，然后传送给Bob。
3. 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。

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 cn.aizichan.utils.digest;

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));


    }
}