即时通讯安全篇（六）：非对称加密技术的原理与应用实践

认识非对称加密算法

与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公钥（publickey）和私钥（privatekey）。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密；如果用私钥对数据进行加密，那么只有用对应的公钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

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常见的非对称加密算法

常见的非对称加密算法有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法）等，其中支付宝使用的就是RSA算法。

RSA 算法原理

以非对称加密算法RSA为例，原理无非涉及：质因数、欧拉函数、模反元素等，当然完整的技术原理很复杂，对于应用层开发者而言如果没有必要，建议只需要知道内部是基于分解质因数和取模操作即可，并非必须要深入理论研究。

RSA算法在Android平台上的使用步骤

我们以Andriod平台为例，看看典型的非对称加密算法RSA的使用步骤：

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//1，获取cipher 对象 Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); //2，通过秘钥对生成器KeyPairGenerator 生成公钥和私钥 KeyPair keyPair = KeyPairGenerator.getInstance("RSA").generateKeyPair(); //使用公钥进行加密，私钥进行解密（也可以反过来使用） PublicKey publicKey = keyPair.getPublic(); PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate(); //3,使用公钥初始化密码器 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey); //4，执行加密操作 byte[] result = cipher.doFinal(content.getBytes()); //使用私钥初始化密码器 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey); //执行解密操作 byte[] deResult = cipher.doFinal(result);

需要注意的地方：

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//一次性加密数据的长度不能大于117 字节 private static final int ENCRYPT_BLOCK_MAX = 117; //一次性解密的数据长度不能大于128 字节 private static final int DECRYPT_BLOCK_MAX = 128;

分批操作：

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/** * 分批操作 * * @param content 需要处理的数据 * @param cipher 密码器（根据cipher 的不同，操作可能是加密或解密） * @param blockSize 每次操作的块大小，单位为字节 * @return 返回处理完成后的结果 * @throws Exception */  public static byte[] doFinalWithBatch(byte[] content, Cipher cipher, int blockSize) throwseption {  int offset = 0;//操作的起始偏移位置  int len = content.length;//数据总长度  byte[] tmp;//临时保存操作结果  ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();  //如果剩下数据  while (len - offset > 0) {      if (len - offset >= blockSize) {         //剩下数据还大于等于一个blockSize         tmp = cipher.doFinal(content, offset, blockSize);      }else {          //剩下数据不足一个blockSize          tmp = cipher.doFinal(content, offset, len - offset);          }      //将临时结果保存到内存缓冲区里      baos.write(tmp);      offset = offset + blockSize;      }      baos.close();      return baos.toByteArray();  }

 

非对称加密算法在实际应用中的用途

 

1用于身份认证

一条加密信息若能用A 的公钥能解开，则该信息一定是用A 的私钥加密的，该能确定该用户是A。

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2用于陌生人通信

A 和B 两个人互不认识，A 把自己的公钥发给B，B 也把自己的公钥发给A，则双方可以通过对方的公钥加密信息通信。C 虽然也能得到A、B 的公钥，但是他解不开密文。

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3用于敏感的秘钥交换场景下

A 先得到B 的公钥，然后A 生成一个随机秘钥，例如13245768，之后A 用B 的公钥加密该秘钥，得到加密后的秘钥，例如dxs#fd@dk，之后将该密文发给B，B 用自己的私钥解密得到123456，之后双方使用13245768 作为对称加密的秘钥通信。C 就算截获加密后的秘钥dxs#fd@dk，自己也解不开，这样A、B 二人能通过对称加密进行通信。

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本文小结

非对称加密一般不会单独拿来使用，他并不是为了取代对称加密而出现的，非对称加密速度比对称加密慢很多，极端情况下会慢1000 倍，所以一般不会用来加密大量数据，通常我们经常会将对称加密和非对称加密两种技术联合起来使用，例如用非对称加密来给称加密里的秘钥进行加密（即秘钥交换）。