基于JAVA的非对称加密算法的研究与实现

贾泽锋，崔梦天，王保琴，谢 琪，姜 玥

(1.西南民族大学计算机科学与技术学院，四川 成都 610041；2.陆军工程大学通信士官学校信息技术基础教研室，重庆 400035)

1 Java概述

Java是大部分研发工程师爱好的一门语言，到目前为止它的使用率排名第一.Java之所以能有这样的成绩是因为它提供了很多功能模块，这使得开发过程中解决问题减少了时间.如Java在安全领域里就包含了在JCA[1]的基础上扩展出的Java加密扩展包JCE(Java Cryptography Extension)，提供了DES算法、AES算法、RSA算法、DSA算法等各种加密算法、消息摘要算法和密钥管理等功能[2].利用Java API提供的安全机制很容易实现对称加密算法和非对称加密算法.本文主要对非对称加密算法在Java环境里的使用展开研究.

2 RSA算法

RSA加密算法是非对称加密算法里最为典型的加密算法，也是目前使用最广泛的非对称加密算法[3-4]，它是可以应用在数据加密或者数字签名场景中[4].这里以甲乙双方传递信息为例[3]，甲为消息发 送者，乙为消息接收者，如图1和图2所示：

图1 生成RSA算法密钥对Fig.1 Generate RSA algorithm key pair

图2 甲向乙传递RSA算法加密数据Fig.2 A passes RSA algorithm encrypted data to B

如图1所示，完成公开密钥的传送，就可以进行对数据加密进行发送并解密如图2所示.在非对称加密算法中，私钥加密的数据只能利用对应的公钥解密，简称“私钥加密，公钥解密”[3]，那么按原理上在RSA加密算法里“公钥加密，私钥解密”这种方法也是成立的.这使得拿到公钥的一方能够利用公钥加密数据发送数据[3].如图3所示：

图3 乙向甲传递RSA算法加密数据Fig.3 B transmits RSA algorithm encryption data to A

如图3是乙(接收者)使用甲(发送者)发送的公钥加密数据，甲利用自身的私钥实现解密数据，称“公钥加密，私钥解密”[3].但是，这种方式不推荐使用，因为在公钥传递的过程中，公钥很可能被截获，截获到公钥者也有可能给甲方发送数据，这时甲方不能辨别真伪，因此，“公钥加密，私钥解密”这种形式存在必定的安全隐患[5].

2.1 数学原理

RSA加密算法的数学原理是简单易懂.设密文为C，明文为E，则数据公式如下表达式：加密公式：C＝ExmodN，则公钥为(x，N)；解密公式：E ＝ CdmodN，则私钥为(d，N)[6-10].其中mod是取余数.

下面我们举例模拟生成密钥对：

通过上面一系列求值最后得到：公钥(5，323)，私钥(29，323).

2.2 RSA在Java API中的实现

关于Java API提供安全机制[11-12]的类详解如图4所示，本文通过用户注册与登录的实例，应用RSA算法在使用Java API实现对用户登录密码加密与解密的过程，进而体现出RSA算法在Java API中具体实现及使用[13].如图5～图9所示：

图4 RSA在Java API安全类图Fig.4 RSA in Java API Security Class Diagram

下面以用户注册与登录为例，具体流程如图5所示：

图5 注册与登录Fig.5 Registration and login

(1)生成RSA算法的公钥和私钥，如图6所示：

图6 生成RSA算法密钥对Fig.6 Generate RSA algorithm key pair

在得到公钥和私钥的时候通过BASE64Encoder转化生成字符串结果如图7所示：

图7 公钥与私钥结果图Fig.7 Public key and private key result graph

(2)得到公钥和私钥就可以进行对数据的加密与解密的工作，用户输入的密码data＝“jiazefeng”为需要加密数据的数据，如图8和图9所示：

图8 公钥加密Fig.8 Public key encryption

图9 私钥解密Fig.9 Private key decryption

图8和图9中的data是代表需要加密与解密的数据，运行结果如图10所示：

图10 加密、解密结果图Fig.10 Encryption and decryption result graph

3 结束语

通过对RSA算法在JAVA API中的研究，可以应用在对个人信息的保密或者是企业的信息保密.因RSA算法利用一对密钥(公开密钥，私有密钥)来实现加密与解密，其操作简单，功能强大可以应用在对数据进行加密的任何场景下，RSA加密算法是目前最适合的一种加密算法，它被人们称为高级数据加密算法，通过这一特点完美有效的进行对数据加密，进而有效的保护数据安全.