非对称加密工具 - AsymmetricCrypto

简介

非对称加密使用一对密钥——公钥和私钥。私钥由自己保管，不能泄露给他人；公钥可以公开。非对称加密有两种主要应用方式：

1. 签名：使用私钥加密，公钥解密。用于验证数据来源的真实性，确保数据未被篡改。
2. 加密：使用公钥加密，私钥解密。用于保护数据在传输过程中不被窃取。

AsymmetricCrypto 是 Hutool 提供的非对称加密封装工具，支持常见的非对称加密算法如 RSA、ECIES 等。默认情况下，Hutool 封装了 JDK 的实现，并可通过引入 Bouncy Castle 库扩展更多加密算法。

1. Hutool 支持的非对称加密算法

• RSA
• RSA_ECB_PKCS1（RSA/ECB/PKCS1Padding）
• RSA_None（RSA/None/NoPadding）
• ECIES（需要 Bouncy Castle 库支持）

2. 使用 AsymmetricCrypto 进行加密和解密

以 RSA 为例，AsymmetricCrypto 可以轻松实现加密和解密操作。构造 RSA 对象时，可以选择传入公钥或私钥。当不传入密钥时，Hutool 将自动生成随机密钥对。

示例：使用 RSA 进行加密和解密

import cn.hutool.crypto.SecureUtil;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.KeyType;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.RSA;
import cn.hutool.core.util.CharsetUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;

public class AsymmetricCryptoExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建 RSA 对象，自动生成公钥和私钥
        RSA rsa = new RSA();

        // 获取生成的私钥和公钥
        String privateKey = rsa.getPrivateKeyBase64();
        String publicKey = rsa.getPublicKeyBase64();

        // 待加密的原始数据
        String data = "我是一段测试字符串";

        // 使用公钥加密
        byte[] encryptedData = rsa.encrypt(StrUtil.bytes(data, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8), KeyType.PublicKey);
        System.out.println("公钥加密后的数据: " + StrUtil.str(encryptedData, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8));

        // 使用私钥解密
        byte[] decryptedData = rsa.decrypt(encryptedData, KeyType.PrivateKey);
        System.out.println("私钥解密后的数据: " + StrUtil.str(decryptedData, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8));

        // 使用私钥加密
        byte[] encryptedData2 = rsa.encrypt(StrUtil.bytes(data, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8), KeyType.PrivateKey);
        System.out.println("私钥加密后的数据: " + StrUtil.str(encryptedData2, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8));

        // 使用公钥解密
        byte[] decryptedData2 = rsa.decrypt(encryptedData2, KeyType.PublicKey);
        System.out.println("公钥解密后的数据: " + StrUtil.str(decryptedData2, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8));
    }
}

• new RSA()：使用 RSA 算法创建 RSA 对象，自动生成随机密钥对。

  • 返回值：返回 RSA 对象，支持加密和解密操作。

• encrypt(byte[] data, KeyType keyType)：使用指定密钥进行加密。

  • data：待加密的数据（字节数组）。
  • keyType：密钥类型（KeyType.PublicKey 或 KeyType.PrivateKey）。
  • 返回值：返回加密后的数据（字节数组）。

• decrypt(byte[] data, KeyType keyType)：使用指定密钥进行解密。

  • data：加密后的数据（字节数组）。
  • keyType：密钥类型（KeyType.PublicKey 或 KeyType.PrivateKey）。
  • 返回值：返回解密后的数据（字节数组）。

作用： 非对称加密主要用于敏感数据的加密传输、身份验证、数字签名等场景。

实际开发场景： 在安全通信中，使用 RSA 算法可以确保数据在传输过程中的保密性和完整性，常用于加密密钥、签名验证等场景。

3. 自定义生成密钥对

除了使用自动生成的密钥对，我们还可以自定义生成 RSA 密钥对。

示例：自定义生成密钥对

import cn.hutool.crypto.SecureUtil;
import java.security.KeyPair;

public class AsymmetricCryptoExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成自定义 RSA 密钥对
        KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair("RSA");

        // 获取生成的私钥和公钥
        String privateKey = Base64.encode(pair.getPrivate().getEncoded());
        String publicKey = Base64.encode(pair.getPublic().getEncoded());

        System.out.println("自定义生成的私钥: " + privateKey);
        System.out.println("自定义生成的公钥: " + publicKey);
    }
}

• SecureUtil.generateKeyPair(String algorithm)：生成指定算法的密钥对。
  • algorithm：加密算法名称（如 "RSA"）。
  • 返回值：返回生成的密钥对（KeyPair 对象）。

作用： 自定义生成的密钥对便于存储和管理，适用于加密解密、签名验证等需要长期使用的场景。

4. 案例：已知私钥和密文，如何解密密文？

在某些应用场景中，我们可能只持有私钥和密文，此时如何解密密文呢？

示例：使用私钥解密已知密文

import cn.hutool.crypto.asymmetric.RSA;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.KeyType;
import cn.hutool.core.util.HexUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.hutool.core.util.CharsetUtil;

public class AsymmetricCryptoExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 已知的私钥
        String PRIVATE_KEY = "MIICdQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAl8wggJbAgEAAoGBAIL7pbQ+5KKGYRhw7jE31hmA"
                            + "f8Q60ybd+xZuRmuO5kOFBRqXGxKTQ9TfQI+aMW+0lw/kibKzaD/EKV91107xE384qOy6IcuBfaR5lv39OcoqNZ"
                            + "5l+Dah5ABGnVkBP9fKOFhPgghBknTRo0/rZFGI6Q1UHXb+4atP++LNFlDymJcPAgMBAAECgYBammGb1alndta"
                            + "xBmTtLLdveoBmp14p04D8mhkiC33iFKBcLUvvxGg2Vpuc+cbagyu/NZG+R/WDrlgEDUp6861M5BeFN0L9O4hz"
                            + "GAEn8xyTE96f8sh4VlRmBOvVdwZqRO+ilkOM96+KL88A9RKdp8V2tna7TM6oI3LHDyf/JBoXaQJBAMcVN7fKlYP"
                            + "Skzfh/yZzW2fmC0ZNg/qaW8Oa/wfDxlWjgnS0p/EKWZ8BxjR/d199L3i/KMaGdfpaWbYZLvYENqUCQQCobjsuCW"
                            + "nlZhcWajjzpsSuy8/bICVEpUax1fUZ58Mq69CQXfaZemD9Ar4omzuEAAs2/uee3kt3AvCBaeq05NyjAkBme8SwB0iK"
                            + "kLcaeGuJlq7CQIkjSrobIqUEf+CzVZPe+AorG+isS+Cw2w/2bHu+G0p5xSYvdH59P0+ZT0N+f9LFAkA6v3Ae56OrI"
                            + "wfMhrJksfeKbIaMjNLS9b8JynIaXg9iCiyOHmgkMl5gAbPoH/ULXqSKwzBw5mJ2GW1gBlyaSfV3AkA/RJC+adIjsRGg"
                            + "JOkiRjSmPpGv3FOhl9fsBPjupZBEIuoMWOC8GXK/73DHxwmfNmN7C9+sIi4RBcjEeQ5F5

FHZ";

        // 创建 RSA 对象，仅提供私钥
        RSA rsa = new RSA(PRIVATE_KEY, null);

        // 已知的密文（Hex 编码）
        String encryptedHex = "2707F9FD4288CEF302C972058712F24A5F3EC62C5A14AD2FC59DAB93503AA0FA17113A020EE4EA35EB53F"
                              + "75F36564BA1DABAA20F3B90FD39315C30E68FE8A1803B36C29029B23EB612C06ACF3A34BE815074F5EB5AA3A"
                              + "C0C8832EC42DA725B4E1C38EF4EA1B85904F8B10B2D62EA782B813229F9090E6F7394E42E6F44494BB8";

        // 将密文从 Hex 转换为字节数组
        byte[] encryptedData = HexUtil.decodeHex(encryptedHex);

        // 使用私钥解密
        byte[] decryptedData = rsa.decrypt(encryptedData, KeyType.PrivateKey);

        // 输出解密后的内容
        System.out.println("解密后的数据: " + StrUtil.str(decryptedData, CharsetUtil.CHARSET_UTF_8));
    }
}

• new RSA(String privateKeyBase64, String publicKeyBase64)：使用指定的私钥和公钥创建 RSA 对象。可只传入一个密钥，另一个参数为 null。
  • privateKeyBase64：私钥的 Base64 编码字符串。
  • publicKeyBase64：公钥的 Base64 编码字符串。

作用： 在某些场景中，只持有私钥或公钥时，仍可以执行加密或解密操作。

实际开发场景： 当服务器只需要私钥进行数据解密时，可以将公钥公开给客户端进行数据加密，而服务器仅保留私钥进行解密操作。

5. 其它算法：ECIES（需要 Bouncy Castle 库支持）

ECIES（Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme）是一种基于椭圆曲线的加密方案。Hutool 支持通过 Bouncy Castle 库来实现 ECIES 算法。

示例：使用 ECIES 进行加密和解密

import cn.hutool.crypto.asymmetric.ECIES;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.KeyType;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.hutool.core.util.CharsetUtil;

public class AsymmetricCryptoExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 ECIES 对象
        ECIES ecies = new ECIES();

        // 待加密的原始数据
        String content = "我是一段特别长的测试";
        StringBuilder text = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            text.append(content);
        }

        // 使用公钥加密，私钥解密
        String encryptedData = ecies.encryptBase64(text.toString(), KeyType.PublicKey);
        String decryptedData = StrUtil.utf8Str(ecies.decrypt(encryptedData, KeyType.PrivateKey));

        // 输出解密后的内容
        System.out.println("解密后的数据: " + decryptedData);
    }
}

• new ECIES()：使用 ECIES 算法创建加密对象，默认生成随机密钥对。
  • 返回值：返回 ECIES 对象，支持加密和解密操作。

作用： ECIES 提供了基于椭圆曲线的安全加密方案，适用于需要高效加密的大数据传输场景。

实际开发场景： 在安全敏感的通信场景中，ECIES 是一种高效且安全的加密选择。