非对称加密算法-ElGamal算法

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一、概述

  1、ElGamal算法和ECC算法基于离散对数问题

  2、这个是一个单向的过程。虽然密钥对构造简单,但是只是乙方向另外一方单向传送数据进行加解密,不能反向操作

  3、这里只有“公钥加密、私钥解密”这个过程

  4、ElGamal不足之处就是 密文会成倍增长

  5、ElGamal和RSA最大不同就是他们构造密钥对的方式不同。还有就是是否为双向加解密

 

二、模型分析

 以甲方向乙方发送数据为模型

1、甲方构造密钥对(公钥+私钥),公布公钥给乙方

2、这里甲方没法给乙方发送数据了,只有乙方能给甲方传送数据

3、乙方用公钥对数据进行加密,传送给甲方,甲方用私钥对数据进行解密

 

三、代码实现

package com.ca.test;import java.security.AlgorithmParameterGenerator;import java.security.AlgorithmParameters;import java.security.Key;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.SecureRandom;import java.security.Security;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.HashMap;import java.util.Map;import javax.crypto.Cipher;import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;/** * 非对称加密算法ElGamal算法组件 * 非对称算法一般是用来传送对称加密算法的密钥来使用的。相对于RSA算法,这个算法只支持私钥加密公钥解密 * @author kongqz * */public class ElGamalCoder {//非对称密钥算法public static final String KEY_ALGORITHM="ElGamal";/** * 密钥长度,DH算法的默认密钥长度是1024 * 密钥长度必须是8的倍数,在160到16384位之间 * */private static final int KEY_SIZE=256;//公钥private static final String PUBLIC_KEY="ElGamalPublicKey";//私钥private static final String PRIVATE_KEY="ElGamalPrivateKey";/** * 初始化密钥对 * @return Map 甲方密钥的Map * */public static Map initKey() throws Exception{//加入对BouncyCastle支持Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());AlgorithmParameterGenerator apg=AlgorithmParameterGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);//初始化参数生成器apg.init(KEY_SIZE);//生成算法参数AlgorithmParameters params=apg.generateParameters();//构建参数材料DHParameterSpec elParams=(DHParameterSpec)params.getParameterSpec(DHParameterSpec.class);//实例化密钥生成器KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM) ;//初始化密钥对生成器kpg.initialize(elParams,new SecureRandom());KeyPair keyPair=kpg.generateKeyPair();//甲方公钥PublicKey publicKey= keyPair.getPublic();//甲方私钥PrivateKey privateKey= keyPair.getPrivate();//将密钥存储在map中Map keyMap=new HashMap();keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);return keyMap;}/** * 公钥加密 * @param data待加密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 加密数据 * */public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//实例化密钥工厂KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//初始化公钥//密钥材料转换X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(key);//产生公钥PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);//数据加密Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 私钥解密 * @param data 待解密数据 * @param key 密钥 * @return byte[] 解密数据 * */public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data,byte[] key) throws Exception{//取得私钥PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(key);KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);//生成私钥PrivateKey privateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);//数据解密Cipher cipher=Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 取得私钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 私钥 * */public static byte[] getPrivateKey(Map keyMap){Key key=(Key)keyMap.get(PRIVATE_KEY);return key.getEncoded();}/** * 取得公钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 公钥 * */public static byte[] getPublicKey(Map keyMap) throws Exception{Key key=(Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);return key.getEncoded();}/** * @param args * @throws Exception */public static void main(String[] args) throws Exception {//初始化密钥//生成密钥对Map keyMap=ElGamalCoder.initKey();//公钥byte[] publicKey=ElGamalCoder.getPublicKey(keyMap);//私钥byte[] privateKey=ElGamalCoder.getPrivateKey(keyMap);System.out.println("公钥:/n"+Base64.encodeBase64String(publicKey));System.out.println("私钥:/n"+Base64.encodeBase64String(privateKey));System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方,开始进行加密数据的传输=============");String str="ElGamal密码交换算法";System.out.println("/n===========甲方向乙方发送加密数据==============");System.out.println("原文:"+str);//乙方使用公钥对数据进行加密byte[] code2=ElGamalCoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey);System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密==============");System.out.println("加密后的数据:"+Base64.encodeBase64String(code2));//甲方使用私钥对数据进行解密byte[] decode2=ElGamalCoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);System.out.println("甲方解密后的数据:"+new String(decode2));}}控制台输出:公钥:MHgwUAYGKw4HAgEBMEYCIQD0uq+9qH/RFRMgdsbGP9scyNhsDF51I40kDUGYfDs9LwIhAMxG0VQVZBaqTMZzLeFGYO2SBQX2UMAnuiBzLhKEcPh1AyQAAiEA2eL2mHUbsm/3p9wNRLSaikuOmkRoIbbpLtvj8Lok3OE=私钥:MHkCAQAwUAYGKw4HAgEBMEYCIQD0uq+9qH/RFRMgdsbGP9scyNhsDF51I40kDUGYfDs9LwIhAMxG0VQVZBaqTMZzLeFGYO2SBQX2UMAnuiBzLhKEcPh1BCICIHkLWWt3E212XnDAMZonNEE4tDbDtkVV9GOHK/rBjAQi================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方,开始进行加密数据的传输========================甲方向乙方发送加密数据==============原文:ElGamal密码交换算法===========乙方使用公钥对数据进行加密==============加密后的数据:d9HzNTy1AnEk9c7f6cUs7B6QRbHnMSd3666pfqlffC+ziJj0jYCcmV4Jso8eU1gTs57z8pjJB23jmCB1A8uFjw==甲方解密后的数据:ElGamal密码交换算法

四、总结

1、这个是一个单向传递数据的过程,这个和RSA不同,RSA的公钥私钥都可以用来做加解密数据的

2、这里java6不支持ElGamal算法,BouncyCastle支持这个算法

3、这里的公钥私钥长度几乎一致

4、这里只有“公钥加密、私钥解密”这一个原则

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