【Android】网络传输中必用的两个加密算法MD5和RSA



MD5和RSA是网络传输中最常用的两个算法，了解这两个算法原理后就能大致知道加密是怎么一回事了。但这两种算法使用环境有差异，刚好互补。

一、MD5算法

首先MD5是不可逆的，只能加密而不能解密。比如明文是danDingCongRong，得到MD5加密后的字符串是:21C8A34E93C2FAB9FEC1F213A17F7932，但不能由后面一大串倒推出danDingCongRong.因此可以用来存储用户输入的密码在服务器上。现在下载文件校验文件是否中途被篡改也是用的它，原理参见：/article/8386082.html 无论在Android上还是pc上用java实现MD5都比较容易，因为java已经把它做到了java.security.MessageDigest里。下面是一个MD5Util.java类：

import java.security.MessageDigest;

/**
* Description: MD5Util
*
* @author danDingCongRong
* @Version 1.0.0
* @Created at 2014-8-10 03:06:18
* @Modified by [作者] on [修改日期]
*/
public class MD5Util {

public static void main(String[] args) {
String sourceString = "danDingCongRong";
String result = MD5Util.getMD5String(sourceString);
System.out.println(result);
}

public final static String getMD5String(String s) {
char hexDigits[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F' };
try {
byte[] inputByte = s.getBytes();
// 获得MD5摘要算法的 MessageDigest 对象
MessageDigest mdInstance = MessageDigest.getInstance("MD5");
// 使用指定的字节更新摘要
mdInstance.update(inputByte);
// 获得密文
byte[] md = mdInstance.digest();
// 把密文转换成十六进制的字符串形式
char str[] = new char[md.length * 2];
for (int i = 0, k = 0; i < md.length; i++) {
byte byte0 = md[i];
str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];
str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];
}

return new String(str);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}

}

二、RSA加密

RSA是可逆的，一个字符串可以经RSA加密后，经加密后的字符串传到对端如服务器上，再进行解密即可。前提是服务器知道解密的私钥，当然这个私钥最好不要再网络传输。RSA算法描述中需要以下几个变量:

1、p和q 是不相等的，足够大的两个质数。 p和q是保密的

2、n = p*q n是公开的

3、f(n) = (p-1)*(q-1)

4、e 是和f(n)互质的质数

5、计算参数d

6、经过上面5步计算得到公钥KU=(e,n) 私钥KR=(d,n)

下面两篇文章对此有清晰的描述:

http://wenku.baidu.com/view/e53fbe36a32d7375a417801b.html

http://bank.hexun.com/2009-06-24/118958531.html

下面是java实现RSAUtil.java类:

/**
* RSA 工具类。提供加密，解密，生成密钥对等方法。
* 需要到http://www.bouncycastle.org下载bcprov-jdk14-123.jar。 RSA加密原理概述
* RSA的安全性依赖于大数的分解，公钥和私钥都是两个大素数（大于100的十进制位）的函数。
* 据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积
* ===================================================================
* （该算法的安全性未得到理论的证明）
* ===================================================================
* 密钥的产生： 1.选择两个大素数 p,q ,计算 n=p*q; 2.随机选择加密密钥 e ,要求 e 和 (p-1)*(q-1)互质 3.利用
* Euclid 算法计算解密密钥 d , 使其满足 e*d = 1(mod(p-1)*(q-1)) (其中 n,d 也要互质) 4:至此得出公钥为
* (n,e) 私钥为 (n,d)
* ===================================================================
* 加解密方法： 1.首先将要加密的信息 m(二进制表示) 分成等长的数据块 m1,m2,...,mi 块长 s(尽可能大) ,其中 2^s<n
* 2:对应的密文是： ci = mi^e(mod n) 3:解密时作如下计算： mi = ci^d(mod n)
* =================================================================== RSA速度
* 由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论是软件还是硬件实现。 速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据
* 加密。
*/

package org.rsa.util;

import java.awt.RenderingHints.Key;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;

import javax.crypto.Cipher;

/**
* Description: RSAUtil
*
* @author danDingCongRong
* @Version 1.0.0
* @Created at 2014-8-10 03:18:38
* @Modified by [作者] on [修改日期]
*/
public class RSAUtil {

// 密钥对
private KeyPair keyPair = null;

/**
* 初始化密钥对
*/
public RSAUtil() {
try {
this.keyPair = this.generateKeyPair();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

/**
* 生成密钥对
*
* @return KeyPair
* @throws Exception
*/
private KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
try {
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
// 这个值关系到块加密的大小，可以更改，但是不要太大，否则效率会低
final int KEY_SIZE = 1024;
keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
KeyPair keyPair = keyPairGen.genKeyPair();
return keyPair;
} catch (Exception e) {
throw new Exception(e.getMessage());
}

}

/**
* 生成公钥
*
* @param modulus
* @param publicExponent
* @return RSAPublicKey
* @throws Exception
*/
private RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus,
byte[] publicExponent) throws Exception {

KeyFactory keyFac = null;
try {
keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
throw new Exception(ex.getMessage());
}
RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(
modulus), new BigInteger(publicExponent));
try {
return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);
} catch (InvalidKeySpecException ex) {
throw new Exception(ex.getMessage());
}

}

/**
* 生成私钥
*
* @param modulus
* @param privateExponent
* @return RSAPrivateKey
* @throws Exception
*/
private RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus,
byte[] privateExponent) throws Exception {
KeyFactory keyFac = null;
try {
keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
} catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
throw new Exception(ex.getMessage());
}
RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(
modulus), new BigInteger(privateExponent));
try {
return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);
} catch (InvalidKeySpecException ex) {
throw new Exception(ex.getMessage());
}
}

/**
* 加密
*
* @param key
*            加密的密钥
* @param data
*            待加密的明文数据
* @return 加密后的数据
* @throws Exception
*/
public byte[] encrypt(Key key, byte[] data) throws Exception {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
// 获得加密块大小，如:加密前数据为128个byte，而key_size=1024 加密块大小为127
// byte,加密后为128个byte;
// 因此共有2个加密块，第一个127 byte第二个为1个byte
int blockSize = cipher.getBlockSize();
int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);// 获得加密块加密后块大小
int leavedSize = data.length % blockSize;
int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1
: data.length / blockSize;
byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];
int i = 0;
while (data.length - i * blockSize > 0) {
if (data.length - i * blockSize > blockSize)
cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i
* outputSize);
else
cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i
* blockSize, raw, i * outputSize);
// 这里面doUpdate方法不可用，查看源代码后发现每次doUpdate后并没有什么实际动作除了把byte[]放到ByteArrayOutputStream中
// ，而最后doFinal的时候才将所有的byte[]进行加密，可是到了此时加密块大小很可能已经超出了OutputSize所以只好用dofinal方法。
i++;
}
return raw;
} catch (Exception e) {
throw new Exception(e.getMessage());
}
}

/**
* 解密
*
* @param key
*            解密的密钥
* @param raw
*            已经加密的数据
* @return 解密后的明文
* @throws Exception
*/
public byte[] decrypt(Key key, byte[] raw) throws Exception {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, key);
int blockSize = cipher.getBlockSize();
ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);
int j = 0;
while (raw.length - j * blockSize > 0) {
bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
j++;
}
return bout.toByteArray();
} catch (Exception e) {
throw new Exception(e.getMessage());
}
}

/**
* 返回公钥
*
* @return
* @throws Exception
*/
public RSAPublicKey getRSAPublicKey() throws Exception {

// 获取公钥
RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
// 获取公钥系数(字节数组形式)
byte[] pubModBytes = pubKey.getModulus().toByteArray();
// 返回公钥公用指数(字节数组形式)
byte[] pubPubExpBytes = pubKey.getPublicExponent().toByteArray();
// 生成公钥
RSAPublicKey recoveryPubKey = this.generateRSAPublicKey(pubModBytes,
pubPubExpBytes);
return recoveryPubKey;
}

/**
* 获取私钥
*
* @return
* @throws Exception
*/
public RSAPrivateKey getRSAPrivateKey() throws Exception {

// 获取私钥
RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
// 返回私钥系数(字节数组形式)
byte[] priModBytes = priKey.getModulus().toByteArray();
// 返回私钥专用指数(字节数组形式)
byte[] priPriExpBytes = priKey.getPrivateExponent().toByteArray();
// 生成私钥
RSAPrivateKey recoveryPriKey = this.generateRSAPrivateKey(priModBytes,
priPriExpBytes);
return recoveryPriKey;
}

// 测试代码
public static void main(String[] args) {
try {
RSAUtil rsa = new RSAUtil();
String str = "danDingCongRong";
RSAPublicKey pubKey = rsa.getRSAPublicKey();
RSAPrivateKey priKey = rsa.getRSAPrivateKey();
byte[] enRsaBytes = rsa.encrypt(pubKey, str.getBytes());

String enRsaStr = new String(enRsaBytes, "UTF-8");
System.out.println("加密后==" + enRsaStr);
System.out.println("解密后=="
+ new String(rsa.decrypt(priKey,
rsa.encrypt(pubKey, str.getBytes()))));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}

}

}

参考：/article/1652088.html