面试官：说一说你常用的加密算法有哪些？ 加密算法通常被分为两种： 对称加密算法 和 非对称加密算法 。其中，对称加密算法在加密和解密时使用的密钥相同；非对称加密算法在加
面试官：说一说你常用的加密算法有哪些？
加密算法通常被分为两种：对称加密算法和非对称加密算法。其中，对称加密算法在加密和解密时使用的密钥相同；非对称加密算法在加密和解密时使用的密钥不同，分为公钥和私钥。此外，还有一类叫做消息摘要算法，是对数据进行摘要并且不可逆的算法。
这次我们了解一下非对称加密算法。
非对称加密算法非对称加密算法在加密和解密时使用两个不同的密钥，其中一个可以公开的密钥被称为公钥，另外一个完全保密的密钥被称为私钥。只有同一个公钥私钥对才能正常加密和解密。
对于同一个公钥私钥对，如果使用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能进行解密；如果使用私钥对数据进行加密，只有用对应的公钥才能进行解密。
常见的非对称加密算法有：RSA算法、DSA。
RSA算法RSA算法是目前最有影响力的公钥加密算法，它由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman三位大佬在1977年麻省理工学院工作时一起提出的，RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
另外，1973年，在英国政府通讯总部工作的数学家Clifford Cocks在一个内部文件中提出了一个与之等效的算法，但该算法被列入机密，直到1997年才得到公开。
RSA算法利用了两个数论特性：
- p1、p2为两个质数， n=p1 * p2。已知p1、p2求n简单，已知n求p1、p2很难。
- (m^e) mod n=c，已知m、e、n求c简单，已知e、n、c求m很难。
公钥私钥生成过程：随机选取两个质数p1、p2，n=p1 * p2，再随机选取一个与φ(n)互质且小于φ(n)的整数e，然后再计算e对于φ(n)的模反元素d，最后得到n和e为公钥，n和d为私钥。
加密过程：(m^e) mod n = c，其中m为明文，c为密文，n和e为公钥。
解密过程：(c^d) mod n = m，其中m为明文，c为密文，n和d为私钥。
我们用Java写个例子：
import javax.crypto.Cipher;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
public class RsaUtil {
private static final String RSA = "RSA";
private static final Charset CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
/**
* 加密
*
* @param input 明文
* @param publicKey 公钥
* @return 密文
* @throws GeneralSecurityException
*/
public static String encrypt(String input, String publicKey) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
PublicKey pubKey = KeyFactory.getInstance(RSA)
.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(publicKey)));
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
byte[] data = cipher.doFinal(input.getBytes(CHARSET));
return Base64.getEncoder().encodeToString(data);
}
/**
* 解密
*
* @param input 密文
* @param privateKey 私钥
* @return 明文
* @throws GeneralSecurityException
*/
public static String decrypt(String input, String privateKey) throws GeneralSecurityException {
Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
PrivateKey priKey = KeyFactory.getInstance("RSA")
.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(privateKey)));
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey);
byte[] data = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(input));
return new String(data, CHARSET);
}
public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException {
// 生成公钥／私钥对:
KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
kpGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = kpGen.generateKeyPair();
String publicKey = Base64.getEncoder().encodeToString(keyPair.getPublic().getEncoded());
String privateKey = Base64.getEncoder().encodeToString(keyPair.getPrivate().getEncoded());
System.out.println("公钥：" + publicKey);
System.out.println("私钥：" + privateKey);
String msg = "我喜欢你，可以做我女朋友吗？";
System.out.println("加密前：" + msg);
String pwd = RsaUtil.encrypt(msg, publicKey);
System.out.println("加密后：" + pwd);
System.out.println("解密后：" + RsaUtil.decrypt(pwd, privateKey));
}
}
运行结果如下：
公钥：MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDd4brSm8gdJqFi04m3aW8kjVYbd/T4ymyc7l3c2WmwOhVPlZO1eaZJpTvas61rW0HPf267CRIhc52Zp2+e1hoknApvT0gKeRkfSwC5aws/yoT2vZ9J627QbCFkFc8mmfP8LJ5V/rCpmUE12dIW4xVlEYtWPzmNK2iTMzuR99Jq9wIDAQAB
私钥：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
加密前：我喜欢你，可以做我女朋友吗？
加密后：tRt5hdF0XB8V2wk6BWC2i8UWVQj/jOCRZn3wIfGYqVaYJ9OjC/+VRUI3c5WgpZlKCZd5zrHo3g1LuQ02G934Gcb51cKH4uhWxRY8oxUgs/fibkvc9+w1X7FQarFwAGCs5SddHIL/vYUxHIvQslelyP9l9/EFpgSs0WWSfOfKcUc=
解密后：我喜欢你，可以做我女朋友吗？
RSA算法解决了对称算法的安全性依赖于同一个密钥的缺点。不过，RSA算法在计算上相当复杂，性能欠佳、远远不如对称加密算法。因此，在一般实际情况下，往往通过非对称加密算法来随机创建临时的对称密钥，然后通过对称加密来传输大量、主体的数据。
DSADSA（Digital Signature Algorithm，数字签名算法）是 Schnorr 和 ElGamal 签名算法的变种，基于模算数和离散对数的复杂度。
美国国家标准技术研究所（NIST）于1991年提出将DSA用于其DSS（DigitalSignature Standard，数字签名标准），并于1994年将其作为FIPS 186采用。
和RSA算法使用公钥加密私钥解密的方式不同，DSA使用私钥对数据进行加密生成数字签名，然后使用公钥解密后的数据和原数据进行对比，以验证数字签名。
数字签名提供信息鉴定（接收者可以验证消息的来源），完整性（接收方可以验证消息自签名以来未被修改）和不可否认性（发送方不能错误地声称它们没有签署消息）。
我们用Java写个例子：
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
public class DsaUtil {
private static final String DSA = "DSA";
private static final String SHA1withDSA = "SHA1withDSA";
private static final Charset CHARSET = StandardCharsets.UTF_8;
/**
* 签名
*
* @param data 数据
* @param privateKey 私钥
* @return 签名
* @throws GeneralSecurityException
*/
public static String sign(String data, String privateKey) throws GeneralSecurityException {
PrivateKey priKey = KeyFactory.getInstance(DSA)
.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(privateKey)));
Signature signature = Signature.getInstance(SHA1withDSA);
signature.initSign(priKey);
signature.update(data.getBytes(CHARSET));
return Base64.getEncoder().encodeToString(signature.sign());
}
/**
* 验证
*
* @param data 数据
* @param publicKey 公钥
* @param sign 签名
* @return 是否验证通过
*/
public static boolean verify(String data, String publicKey, String sign) throws GeneralSecurityException {
try {
PublicKey pubKey = KeyFactory.getInstance(DSA)
.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(publicKey)));
Signature signature = Signature.getInstance(SHA1withDSA);
signature.initVerify(pubKey);
signature.update(data.getBytes(CHARSET));
return signature.verify(Base64.getDecoder().decode(sign));
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException {
// 生成公钥／私钥对:
KeyPairGenerator kpGen = KeyPairGenerator.getInstance(DSA);
kpGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = kpGen.generateKeyPair();
String publicKey = Base64.getEncoder().encodeToString(keyPair.getPublic().getEncoded());
String privateKey = Base64.getEncoder().encodeToString(keyPair.getPrivate().getEncoded());
System.out.println("公钥：" + publicKey);
System.out.println("私钥：" + privateKey);
String msg = "我喜欢你，可以做我女朋友吗？";
System.out.println("数据：" + msg);
String sign = DsaUtil.sign(msg, privateKey);
System.out.println("签名：" + sign);
System.out.println("验证是否通过：" + DsaUtil.verify(msg, publicKey, sign));
}
}
运行结果如下：
公钥：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
私钥：MIIBSwIBADCCASwGByqGSM44BAEwggEfAoGBAP1/U4EddRIpUt9KnC7s5Of2EbdSPO9EAMMeP4C2USZpRV1AIlH7WT2NWPq/xfW6MPbLm1Vs14E7gB00b/JmYLdrmVClpJ+f6AR7ECLCT7up1/63xhv4O1fnxqimFQ8E+4P208UewwI1VBNaFpEy9nXzrith1yrv8iIDGZ3RSAHHAhUAl2BQjxUjC8yykrmCouuEC/BYHPUCgYEA9+GghdabPd7LvKtcNrhXuXmUr7v6OuqC+VdMCz0HgmdRWVeOutRZT+ZxBxCBgLRJFnEj6EwoFhO3zwkyjMim4TwWeotUfI0o4KOuHiuzpnWRbqN/C/ohNWLx+2J6ASQ7zKTxvqhRkImog9/hWuWfBpKLZl6Ae1UlZAFMO/7PSSoEFgIUA1HUKjMiSvazMzpKczR6w6DDbeM=
数据：我喜欢你，可以做我女朋友吗？
签名：MCwCFHhnd/3yRCIygyD1GPa1K9ZVQ+4rAhR8zAtlrBim9KKEkv+Fxz47opvSuA==
验证是否通过：true
通过Java的示例可以看到，不会直接对数据进行私钥的加密，而是先通过信息摘要算法对数据进行摘要，然后对摘要信息进行私钥的加密。
总结非对称加密算法在加密和解密时使用两个不同的密钥，分别被称为公钥和私钥，只有同一个公钥私钥对才能正常加密和解密。
常见的非对称加密算法有：RSA算法、DSA。RSA算法主要进行对数据的公钥加密，DSA主要是对数据的签名验证。
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