1. 概述
RSA，或者换句话说，Rivest–Shamir–Adleman，是一种非对称加密算法。它与DES或AES等对称算法的不同之处在于它有两个密钥。我们可以与任何人共享的公钥用于加密数据，还有一个我们只为自己保留的私有的，用于解密数据。
在本教程中，我们将学习如何在Java中生成、存储和使用RSA密钥。
2. 生成RSA密钥对
在开始实际加密之前，我们需要生成RSA密钥对。我们可以使用java.security包中的KeyPairGenerator轻松做到这一点：
KeyPairGenerator generator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
generator.initialize(2048);
KeyPair pair = generator.generateKeyPair();
生成的密钥大小为2048位。
接下来，我们可以提取私钥和公钥：
PrivateKey privateKey = pair.getPrivate();
PublicKey publicKey = pair.getPublic();
我们将使用公钥加密数据，并使用私钥来解密数据。
3. 在文件中存储密钥
将密钥对存储在内存中并不总是一个好的选择。大多数情况下，密钥会长期保持不变。在这种情况下，将它们存储在文件中会更方便。
要将密钥保存在文件中，我们可以使用getEncoded方法，该方法以其主要编码格式返回密钥内容：
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("public.key")) {
fos.write(publicKey.getEncoded());
}
要从文件中读取密钥，我们首先需要将内容加载为字节数组：
File publicKeyFile = new File("public.key");
byte[] publicKeyBytes = Files.readAllBytes(publicKeyFile.toPath());
然后使用KeyFactory重新创建实际实例：
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
EncodedKeySpec publicKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKeyBytes);
keyFactory.generatePublic(publicKeySpec);
密钥字节内容需要用EncodedKeySpec类包装，在这里，我们使用X509EncodedKeySpec，它表示我们用于保存文件的Key::getEncoded方法的默认算法。
在这个例子中，我们只保存和读取公钥文件。可以使用相同的步骤来处理私钥。
请记住，使用私钥尽可能安全地保存文件，并尽可能限制访问权限。未经授权的访问可能会带来安全问题。
4. 处理字符串
现在，让我们看看如何加密和解密简单的字符串。首先，我们需要一些数据来处理：
String secretMessage = "Tuyucheng secret message";
其次，我们需要一个Cipher对象初始化为使用我们之前生成的公钥加密：
Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
准备好后，我们可以调用doFinal方法来加密我们的消息。请注意，它只接受字节数组参数，因此我们需要先转换我们的字符串：
byte[] secretMessageBytes = secretMessage.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);)
byte[] encryptedMessageBytes = encryptCipher.doFinal(secretMessageBytes);
现在，我们的消息已成功编码。如果我们想将其存储在数据库中或通过REST API发送，使用Base64 Alphabet编码会更方便：
String encodedMessage = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedMessageBytes);
这样，消息将更具可读性且更易于使用。
现在，让我们看看如何将消息解密为其原始形式。为此，我们需要另一个Cipher实例。这次我们将使用解密模式和私钥对其进行初始化：
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
我们将像以前一样调用Cipher的doFinal方法：
byte[] decryptedMessageBytes = decryptCipher.doFinal(encryptedMessageBytes);
String decryptedMessage = new String(decryptedMessageBytes, StandardCharsets.UTF_8);
最后，我们验证加解密过程是否正确：
assertEquals(secretMessage, decryptedMessage);
5. 处理文件
也可以加密整个文件。例如，让我们创建一个包含一些文本内容的临时文件：
Path tempFile = Files.createTempFile("temp", "txt");
Files.writeString(tempFile, "some secret message");
在开始加密之前，我们需要将其内容转换为字节数组：
byte[] fileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);
现在，我们可以使用加密密码：
Cipher encryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedFileBytes = encryptCipher.doFinal(fileBytes);
最后，我们可以用新的加密内容覆盖它：
try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
stream.write(encryptedFileBytes);
}
解密过程看起来非常相似，唯一的区别是使用私钥在解密模式下初始化的密码：
byte[] encryptedFileBytes = Files.readAllBytes(tempFile);
Cipher decryptCipher = Cipher.getInstance("RSA");
decryptCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decryptedFileBytes = decryptCipher.doFinal(encryptedFileBytes);
try (FileOutputStream stream = new FileOutputStream(tempFile.toFile())) {
stream.write(decryptedFileBytes);
}
作为最后一步，我们可以验证文件内容是否与原始值匹配：
String fileContent = Files.readString(tempFile);
Assertions.assertEquals("some secret message", fileContent);
6. 总结
在本文中，我们学习了如何在Java中创建RSA密钥以及如何使用它们来加密和解密消息和文件。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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