Android應用開發中如何使用RSA密碼編譯演算法對資料進行校正

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        這個世界很精彩，這個世界很無奈。是的，在互連網時代，如何保護自己的資料，如何對資料進行加密和效驗就變得非常的重要。這裡總結一下Android平台使用Java語言，利用RSA演算法對資料進行校正的經驗。

先來看下如何RSA密碼編譯演算法對資料進行校正的流程：

1、首先要用openssh之類的程式產生一個私密金鑰

2、再根據私密金鑰產生一個公開金鑰

3、使用私密金鑰和公開金鑰，對資料進行簽名，得到簽名檔案。

4、使用公開金鑰和簽名檔案就可以對資料進行校正了。

再來看下如何?：

1、產生2048位的私密金鑰：

openssl genrsa -out private.pem 2048

2、產生公開金鑰

使用openssh也可以產生公開金鑰，但是在使用的過程中，發現由於格式的問題，使用openssh產生的公開金鑰在Java中使用時總是提示異常，所以最後還是根據網上的相關資料，使用Java語言來寫了程式，使用的公開金鑰可以在Java中使用，代碼如下：

GenPublic.java

import java.io.BufferedReader;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.DataOutputStream;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.FileReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintStream;import java.math.BigInteger;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.PublicKey;import java.security.Security;import java.security.Signature;import java.security.interfaces.DSAParams;import java.security.interfaces.DSAPublicKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;import javax.xml.bind.DatatypeConverter;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;import org.bouncycastle.openssl.PEMReader;import org.bouncycastle.util.encoders.Base64;public class GenPublic {    public static PrintStream out = System.out;    public static PrintStream err = System.err;    private static void genPublicKey(String privateFile,String pubFile) {        try {        PEMReader pemReader = new PEMReader(new FileReader(privateFile));        KeyPair pair = (KeyPair)pemReader.readObject();        PublicKey pubKey = pair.getPublic();        FileOutputStream outPub = new FileOutputStream(pubFile);    byte[] bytes = pair.getPublic().getEncoded();    outPub.write(bytes);    outPub.close();        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }}    public static void main(String[] args) throws Exception {        if (args.length != 2) {            err.println("Usage: java GenPublic  <pem file> <public file>");            System.exit(1);        }        File pemFile = new File(args[0]);        if(!pemFile.exists()) {            err.println("PEM File Does Not Exist");            System.exit(1);        }        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());        genPublicKey(args[0],args[1]);    }}

使用方法：

先編譯：

export CLASSPATH=".:bcprov-jdk15-140.jar"javac GenPublic.java 

再使用編譯的程式產生公開金鑰：

java GenPublic private.pem public.bin

用到的庫可以在本文最後的連結中下載。

再來看看產生簽名檔案的Java代碼：

Sign.java

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.FileOutputStream;import java.io.FileReader;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.io.PrintStream;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.PublicKey;import java.security.SecureRandom;import java.security.Security;import java.security.Signature;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import javax.xml.bind.DatatypeConverter;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;import org.bouncycastle.jce.provider.JDKKeyPairGenerator;import org.bouncycastle.openssl.PEMReader;import org.bouncycastle.openssl.PEMWriter;class Sign {  public static PrintStream out = System.out;  public static PrintStream err = System.err;  private static byte[] pubKeyData = null;  public static void main(String[] args) throws Exception {      if(args.length < 4) {      err.println("Usage: java JavaSign <pem file> <public file> <data file to sign> <signed file>");      System.exit(1);    }        File pemFile = new File(args[0]);    File pubFile = new File(args[1]);    File dataFile = new File(args[2]);        if(!dataFile.exists()) {    err.println("Data File Does Not Exist");    System.exit(1);    }        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());    KeyPair keys = null;        if(!pemFile.exists()) {        err.println("PEM File Does Not Exist. Generating.");    KeyPairGenerator r = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");        //keysize in bits is 2048    r.initialize(2048,new SecureRandom());    keys = r.generateKeyPair();    PEMWriter pemWriter = new PEMWriter(new FileWriter(pemFile));    pemWriter.writeObject(keys);    pemWriter.close(); //You must flush or close the file or else it will not save    }    else {    keys = (KeyPair) new PEMReader(new FileReader(pemFile)).readObject();    }        //read data file into signature instance    FileInputStream fin = new FileInputStream(dataFile);    byte[] data = new byte[(int) dataFile.length()];    fin.read(data);    fin.close();        //Sign the data    Signature sg = Signature.getInstance("SHA1withRSA");    sg.initSign(keys.getPrivate());    sg.update(data);        //output base64 encoded binary signature     byte signBytes[] = sg.sign();        fin = new FileInputStream(pubFile);    pubKeyData = new byte[(int) pubFile.length()];    fin.read(pubKeyData);    fin.close();        int len = pubKeyData.length;    for (int i=0;i<data.length;i++) {    data[i] = (byte)(data[i] ^ pubKeyData[i%len]);    }        if (args.length == 4) {        FileOutputStream out = new FileOutputStream(args[3]);        out.write(signBytes);        out.close();    }  }}

同樣先編譯：

export CLASSPATH=".:bcprov-jdk15-140.jar"javac Sign.java 

再看看看如何產生簽名檔案：

java JavaSign private.pem public.bin test.dat sign.bin

這裡的test.dat即是要校正的資料，sign.bin為產生的簽名檔案：

最後，就是如何使用公開金鑰和簽名檔案進行校正資料了：

來看下面的代碼：

import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.FileOutputStream;import java.io.FileReader;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.io.PrintStream;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.PublicKey;import java.security.SecureRandom;import java.security.Security;import java.security.Signature;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import javax.xml.bind.DatatypeConverter;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;import org.bouncycastle.jce.provider.JDKKeyPairGenerator;import org.bouncycastle.openssl.PEMReader;import org.bouncycastle.openssl.PEMWriter;class Verify {  public static PrintStream out = System.out;  public static PrintStream err = System.err;  private static byte[] pubKeyData = null;  public static void main(String[] args) throws Exception {      if(args.length < 3) {      err.println("Usage: java Verify <public file> <sign file> <data file to verify> ");      System.exit(1);    }        File pubFile = new File(args[0]);        FileInputStream fin = new FileInputStream(pubFile);    pubKeyData = new byte[(int) pubFile.length()];    fin.read(pubKeyData);    fin.close();        out.println("verifytData:"+verifyData(new File(args[1]),new File(args[2])));  }      public static boolean verifyData(File signFile,File dataFile) {if(!signFile.exists()) {return false;}FileInputStream in = null;try {in = new FileInputStream(signFile);byte[] signatureBytes = new byte[(int)signFile.length()];in.read(signatureBytes);in.close();in = new FileInputStream(dataFile);byte[] data = new byte[(int)dataFile.length()];in.read(data);in.close();if (!verify(pubKeyData,signatureBytes,data)) {                return false;}return true;} catch (FileNotFoundException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (Exception e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally {try {in.close();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}return false;}    public static boolean verify(byte[] pubKeyBytes,byte[] signatureBytes,byte[] dataBytes) throws Exception {X509EncodedKeySpec pubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes);KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(pubKeySpec);//load public key    Signature sg = Signature.getInstance("SHA1withRSA");    sg.initVerify(pubKey);        sg.update(dataBytes);        //validate signature    if(sg.verify(signatureBytes)){    return true;    }    return false;      }    }

使用方法：

java Verify public.bin sign.bin test.dat

在使用的過程中，簽名檔案一般是和資料打包在一起的，並且在校正的時候要保證公開金鑰不會被篡改，要不然校正就沒有意義了。

當然，這裡對RSA的加密原理並沒有討論，這方面網上有很多相關的資料。

本文中用到的庫可以從下面的連結中找到：

http://penguindreams.org/blog/signature-verification-between-java-and-python/comment-page-1/#comment-3664169

Android應用開發中如何使用RSA密碼編譯演算法對資料進行校正