验四：实现公钥密码算法RSA

RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

一、实验内容

掌进一步掌握大素数分解的一般原理和实现方法。

二、实现公钥密码算法RSA的基本原理

2.1 实实现公钥密码算法RSA概述

RSA公开密钥密码体制。所谓的公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。

　在公开密钥密码体制中，加密密钥（即公开密钥）PK是公开信息，而解密密钥（即秘密密钥）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然秘密密钥SK是由公开密钥PK决定的，但却不能根据PK计算出SK。正是基于这种理论，1978年出现了著名的RSA算法，它通常是先生成一对RSA 密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开，甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长，一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要。

　　RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在的三十多年里，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

RSA算法是一种非对称密码算法，所谓非对称，就是指该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密。

　　RSA的算法涉及三个参数，n、e1、e2。

　　其中，n是两个大质数p、q的积，n的二进制表示时所占用的位数，就是所谓的密钥长度。

　　e1和e2是一对相关的值，e1可以任意取，但要求e1与(p-1)*(q-1)互质；再选择e2，要求(e2*e1)mod((p-1)*(q-1))=1。

　　(n及e1),(n及e2)就是密钥对。

　　RSA加解密的算法完全相同,设A为明文，B为密文，则：A=B^e1 mod n；B=A^e2 mod n；

　　e1和e2可以互换使用，即：

A=B^e2 mod n；B=A^e1 mod n;

2.2 实现公钥密码算法RSA算法流程

三、实验结果

四、实验小结

本次实验难度较大。开始的时候，我用的是前面的大素数生成算法来加密和解密的，但是在使用过程中我发现，加密和加密的速度比较慢，不仅如此，还只能加密数字。所以我使用的是Jav API提供的公钥和密钥。我为了增加安全性，我给出的公钥个密钥每一次都是不断变化的。

源代码：

图形界面源代码：

import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import java.awt.event.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
public class RSA0414 extends WindowAdapter implements ActionListener,ItemListener{
String puk=null;//公钥
String bts=null;//加密后的数据
String prk=null;//私钥
String btt=null;//解密后的数据
Label l1=new Label("输入:"),l2=new Label("加密:"),l3=new Label("解密:"),l4=new Label("私钥:"),l5=new Label("公钥:");
JFrame f;
TextField t1=new TextField(60),t2=new TextField(60),t3=new TextField(60);
TextArea t4=new TextArea(" ",5,60,TextArea.SCROLLBARS_BOTH),t5=new TextArea(" ",5,60,TextArea.SCROLLBARS_BOTH);
Button b1=new Button("加密"),b2=new Button("解密"),b3=new Button("清屏");
Choice c1;
Panel p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9;
public void display(){
f=new JFrame("中国矿业大学密码学课程设计学号：08093739 欧二强 ");
f.setSize(540,400);
f.setLocation(200,140);
f.setBackground(Color.lightGray);
f.setLayout(new BorderLayout());
tiajiazujian();
f.setVisible(true);
}
/*添加界面组件以及监听器*/
public void tiajiazujian(){
c1=new Choice();
c1.add("实现公钥密码算法RSA");
c1.addItemListener(this);
f.add(c1,"North");
p1=new Panel();
p3=new Panel();
f.add(p3,"Center");
p3.setLayout(new FlowLayout());
p3.add(l1);p3.add(t1);p3.add(l2);p3.add(t2);p3.add(l3);p3.add(t3);
p2=new Panel();
f.add(p2,"South");
//p2.setLayout(new FlowLayout());//GridLayout(2,2));
p4=new Panel();
//f.add(p4,"Center");
p3.add(l4);p3.add(t4);p2.add(b1);p2.add(b2);p2.add(b3);p3.add(l5);p3.add(t5);
b1.addActionListener(this);
b2.addActionListener(this);
b3.addActionListener(this);
}
/*对应不同加密算法的按钮点击事件*/
public void actionPerformed(ActionEvent e){
if (e.getSource()==b3&&c1.getSelectedIndex()==0){
t1.setText(" ");t2.setText(" ");t3.setText(" ");
}
if (e.getSource()==b1&&c1.getSelectedIndex()==0)
{
//ywjiami();
rsaJiami();
}
if(e.getSource()==b2&&c1.getSelectedIndex()==0){
//ywjiemi();
rsaJiemi();
}
}
public void itemStateChanged(ItemEvent e){
}
/*实现公钥密码算法RSA**/
//RSA加密算法
public void rsaJiami(){
try {
RSAEncrypt encrypt = new RSAEncrypt();
//Scanner read =new Scanner(System.in);
//System.out.println("请输入您要加密的数据：");
String s1;
String s2;
s1=t1.getText();//输入解密数据
String encryptText = s1;
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
//System.out.println("请输入您要加密的数据：");
byte[] e = encrypt.encrypt(publicKey, encryptText.getBytes());
byte[] de = encrypt.decrypt(privateKey,e);
//System.out.println("加密的数据：");
//System.out.println(encrypt.bytesToString(e));
//System.out.println("解密的数据：");
//System.out.println(encrypt.bytesToString(de));
//System.out.println("公钥："+publicKey);
//System.out.println("密钥："+privateKey);
//puk=publicKey.toString();//公钥
bts=encrypt.bytesToString(e);//加密后的数据
//prk=privateKey.toString();//私钥
//btt=encrypt.bytesToString(de);//解密后的数据
t2.setText(bts);//加密结果
t3.setText(btt);//解密结果
//t4.replaceRange(prk,0,10);
//t5.replaceRange(puk,0,10);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//RSA解密算法
public void rsaJiemi(){
try {
RSAEncrypt encrypt = new RSAEncrypt();
//Scanner read =new Scanner(System.in);
//System.out.println("请输入您要加密的数据：");
String s1;
String s2;
s1=t1.getText();//输入解密数据
String encryptText = s1;
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
//System.out.println("请输入您要加密的数据：");
byte[] e = encrypt.encrypt(publicKey, encryptText.getBytes());
byte[] de = encrypt.decrypt(privateKey,e);
//System.out.println("加密的数据：");
//System.out.println(encrypt.bytesToString(e));
//System.out.println("解密的数据：");
//System.out.println(encrypt.bytesToString(de));
//System.out.println("公钥："+publicKey);
//System.out.println("密钥："+privateKey);
puk=publicKey.toString();//公钥
//bts=encrypt.bytesToString(e);//加密后的数据
prk=privateKey.toString();//私钥
btt=encrypt.bytesToString(de);//解密后的数据
//t2.setText(bts);//加密结果
t3.setText(btt);//解密结果
t4.replaceRange(prk,0,10);
t5.replaceRange(puk,0,10);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//主方法
public static void main(String arg[])
{
RSA0414 ob=new RSA0414();
ob.display();
}
}

RSA算法代码：

import java.util.*;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
/** *//**
* RSAEncrypt
*
* @author maqujun
* @see
*/
public class RSAEncrypt {
/** *//**
* Main method for RSAEncrypt.
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
try {
RSAEncrypt encrypt = new RSAEncrypt();
Scanner read =new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入您要加密的数据：");
String encryptText = read.next();
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(1024);
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
//System.out.println("请输入您要加密的数据：");
byte[] e = encrypt.encrypt(publicKey, encryptText.getBytes());
byte[] de = encrypt.decrypt(privateKey,e);
System.out.println("加密的数据：");
System.out.println(encrypt.bytesToString(e));
System.out.println("解密的数据：");
System.out.println(encrypt.bytesToString(de));
System.out.println("公钥："+publicKey);
System.out.println("密钥："+privateKey);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/** *//**
* Change byte array to String.
* @return byte[]
*/
protected String bytesToString(byte[] encrytpByte) {
String result = "";
for (Byte bytes : encrytpByte) {
result += (char) bytes.intValue();
}
return result;
}
/** *//**
* Encrypt String.
* @return byte[]
*/
protected byte[] encrypt(RSAPublicKey publicKey, byte[] obj) {
if (publicKey != null) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
return cipher.doFinal(obj);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null;
}
/** *//**
* Basic decrypt method
* @return byte[]
*/
protected byte[] decrypt(RSAPrivateKey privateKey, byte[] obj) {
if (privateKey != null) {
try {
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(obj);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
return null;
}
}

本文转自梦朝思夕 51CTO博客，原文链接:http://blog.51cto.com/qiangmzsx/931757

实验四：实现公钥密码算法RSA

验四：实现公钥密码算法RSA

一、实验内容

二、实现公钥密码算法RSA的基本原理

2.1 实实现公钥密码算法RSA概述

2.2 实现公钥密码算法RSA算法流程

三、实验结果

四、实验小结

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