【RSA】简单说说什么是RSA非对称加密

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开篇说明

加密中，我们常常会见到多种加密形式，上篇中我们提到了对称加密算法中的AES加密，今天说的是他的相对的非对称加密RSA？在了解RSA之前，我们需要先了解什么是非对称加密；

一、基础环境说明

考虑环境因素，大家适当的对比自己的软硬件环境情况分析～请仔细阅读硬件、软件环境

1.1 硬件环境

MacOS Monterey 版本 12.6.8 Apple M1
idea 2024

1.2 软件环境

开发工具：Android Studio 2021.2.1

二、什么是非对称加密

非对称加密，也称为公钥加密，他有一个公钥和密钥，公的用于加密，而密的用于解密，公钥可以公开给任何人使用，而私钥则只有密钥的持有者可以访问，这种机制确保了只有持有私钥的人才能解密由公钥加密的数据，从而提供了高度的安全性；

2.1 常见的非对称加密有哪些？

【1】RSA：是最早也是最广泛使用的非对称加密算法之一。它基于大整数的因数分解问题，通过生成一对大素数作为私钥和公钥，实现加密和解密。RSA算法可以用于信息加密、数字签名、密钥交换等多种场景；
【2】ECC：（Elliptic Curve Cryptography）：是一种基于椭圆曲线数学问题的非对称加密算法。相对于RSA，ECC使用较短的密钥长度就能提供相同的安全性，因此在资源受限的环境下更加适用。
【3】SM2：是一种国产的椭圆曲线非对称加密算法，与ECC类似，但具有自主知识产权和国际标准化优势，广泛应用于中国的信息安全领域

2.2 哪些场景适合使用非对称加密？

【1】信息加密：在通信过程中，发送方可以使用接收方的公钥加密信息，接收方使用自己的私钥解密信息，确保信息传输的安全性。

【2】数字签名：发送方使用自己的私钥对信息摘要进行加密，生成数字签名，接收方使用发送方的公钥解密签名并验证信息的完整性。

【3】密钥交换：在对称加密中，双方需要共享一个秘密密钥。非对称加密可以用于安全的密钥交换，使得双方可以安全地协商一个共享密钥，而不需要直接传递密钥。

【4】安全通信：如SSL/TLS协议就使用了非对称加密来保护网络通信过程中的数据安全，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。

【5】加密货币：许多加密货币，如比特币，使用非对称加密来保护交易的安全性和匿名性。

2.3 和对称加密的区别是什么？

【1】密钥的不同：对称加密只用同一个密钥进行加解密；而非对称加密使用的是一对；

【2】加解密的速度不同：对称加密的密钥长度有限，而且算法简单，只是使用一个密钥，所以在速度上相对会快很多；而非对称加密的密钥往往很长，能达到1024位甚至更长，因此能看出，对于大量数据加密的时候，对称加密的优先级肯定是更高的；

【3】安全性方面：对称加密我们上篇说过，他只有一个密钥，所以安全性很低，一旦泄漏就有可能被破解。而非对称加密秘钥匙保密的，即便公钥丢失也不影响；

三、编程中如何实现对称和非对称加密？

在我们的编程中，目前很多语言都包涵很多对应算法的加密库了，方便了我们的使用；例如Java中对称与非对称加密（Symmetric Encryption）都是通过Java加密扩展（Java Cryptography Extension, JCE）和Java加密架构（Java Cryptography Architecture, JCA）来支持的，RSA加密，我们就会使用到KeyPairGenerator，KeyPair，Cipher，KeyFactory等类来实现；AES加密，我们就会用到KeyGenerator，SecretKeySpec，Cipher等；

我们举个例子简单用法：

import javax.crypto.Cipher;  
import javax.crypto.KeyGenerator;  
import javax.crypto.SecretKey;  
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;  
import java.security.NoSuchAlgorithmException;  
import java.util.Base64;  
  
public class AESExample {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        // 生成AES密钥  
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");  
        keyGenerator.init(128); // AES密钥长度可以是128, 192, 或 256位  
        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();  
  
        // 待加密的字符串  
        String plainText = "Hello, AES!";  
  
        // 加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);  
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  
        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);  
  
        // 解密  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);  
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));  
        String decryptedText = new String(decryptedBytes);  
  
        // 输出结果  
        System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);  
        System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);  
    }  
}

import java.security.KeyPair;  
import java.security.KeyPairGenerator;  
import java.security.NoSuchAlgorithmException;  
import java.security.PrivateKey;  
import java.security.PublicKey;  
import java.util.Base64;  
  
import javax.crypto.Cipher;  
  
public class RSAExample {  
  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        // 生成密钥对  
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");  
        keyPairGenerator.initialize(2048); // 密钥长度  
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();  
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();  
  
        // 待加密的字符串  
        String plainText = "Hello, RSA!";  
  
        // 加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  
        byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());  
        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);  
  
        // 解密  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  
        byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedText));  
        String decryptedText = new String(decryptedBytes);  
  
        // 输出结果  
        System.out.println("Encrypted: " + encryptedText);  
        System.out.println("Decrypted: " + decryptedText);  
    }  
}

至于其他语言，也是类似，都有自己对应的类库能实现；