java - 使用 RSA 在 Android 中加密/解密

Question

注意:由于是 stackoverflow 的新成员和链接的信誉限制，我将不得不在这里发布大量代码块。

编辑:自从我发布此更新后我的 Genymotion 设备和我的 SDK，到目前为止我已经设法获得解密的字节数组，但有一堆前导零。为了实现这一点，我没有触及一行代码。我运行该应用程序的环境肯定有些奇怪。

我一直在尝试使用 RSA 加密和解密随机生成的 AES key (及其 IV)，然后在加密服务器和 Android 设备之间传输的数据时使用它。我一直在使用 Genymotion 设备测试我的代码，而这正是我迄今为止遇到这些问题的地方。

代码已经过测试并且之前在桌面设置上运行过，当我在 Android Studio 中复制到我的 android 项目时才开始出现问题。我在桌面设置上使用这些加密和解密方法没有问题。

我想我确实通过加密一些文本并且在解密后没有得到相同的字节来设法将问题定位为我的 RSA 加密，尽管我不能完全排除其他错误:

private byte[] decrypt(byte[] bytes) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/NoPadding");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, PRIVATE_KEY);
    return cipher.doFinal(bytes);
}

private byte[] encrypt(byte[] bytes) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/NoPadding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, SERVER_KEY);
    return cipher.doFinal(bytes);
}

//Made this method to test my own keys, and whether or not encryption works
private byte[] encryptMyOwnKey(byte[] bytes) throws Exception {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/NoPadding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, PUBLIC_KEY);
    return cipher.doFinal(bytes);
}

在构造函数中我刚刚添加了这段代码，以测试这两个方法。

private ServerInterface(Context context) throws IOException {
    //Some not so interesting code goes here
    final KeyPair key = getKeyPair(context);
    PRIVATE_KEY = (RSAPrivateKey) key.getPrivate();
    PUBLIC_KEY = (RSAPublicKey) key.getPublic();
    try {
        //Some dummy text for testing
        byte[] test = decrypt(encryptMyOwnKey("Decryption successful".getBytes()));
        Log.i("ServerInterface", "Test result: "+new String(test));
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    //More code that isn't interesting
}

获取KeyPair的方法有:

private static KeyPair getKeyPair(Context context) {
    final File keyFileDirectory = new File(context.getFilesDir(), "rsa/");
    final File publicKeyFile = new File(keyFileDirectory, "sikkr_pub_key");
    final File privateKeyFile = new File(keyFileDirectory, "sikkr_priv_key");
    KeyPair key;

    if (publicKeyFile.exists() && privateKeyFile.exists()) {
        try {
            key = getKeyPairFromFile(publicKeyFile, privateKeyFile);
        } catch (Exception e) {
            key = generateKeyPair(publicKeyFile, privateKeyFile);
        }
    } else {
        key = generateKeyPair(publicKeyFile, privateKeyFile);
    }
    return key;
}

private static KeyPair getKeyPairFromFile(File publicKeyFile, File privateKeyFile) throws Exception {
    Log.d("ServerInterface", "Getting the key pair from file");
    byte[] publicKey = readByteDataFromFile(publicKeyFile);
    byte[] privateKey = readByteDataFromFile(privateKeyFile);

    KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("RSA");
    RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) kf.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(publicKey));
    RSAPrivateKey privKey = (RSAPrivateKey) kf.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey));
    return new KeyPair(pubKey, privKey);
}

private static KeyPair generateKeyPair(File publicKeyFile, File privateKeyFile) {
    Log.d("ServerInterface", "Generating a key pair");
    KeyPairGenerator keyGen;
    KeyPair key = null;

    if (publicKeyFile.exists()) {
        publicKeyFile.delete();
    }

    if (privateKeyFile.exists()) {
        privateKeyFile.delete();
    }

    try {
        keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        keyGen.initialize(2048);
        key = keyGen.genKeyPair();

        if (!publicKeyFile.getParentFile().exists()) {
            publicKeyFile.getParentFile().mkdirs();
        }

        publicKeyFile.createNewFile();
        privateKeyFile.createNewFile();
        saveByteDataToFile(publicKeyFile, key.getPublic().getEncoded());
        saveByteDataToFile(privateKeyFile, key.getPrivate().getEncoded());
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

private static void saveByteDataToFile(File file, byte[] data) throws IOException {
    DataOutputStream dos = new DataOutputStream(new FileOutputStream(file));
    dos.write(data);
    dos.flush();
    dos.close();
}

private static void readByteDataFromFile(File file) throws IOException {
    DataInputStream dis = new DataInputStream(new FileInputStream(file));
    byte[] read = new byte[dis.available()];
    dis.readFully(read);
    dis.close();
    return read;
}

我从运行应用程序中获得的日志是:

10-18 13:55:16.472    1251-1265/edu.chalmers.sikkr I/ServerInterface﹕ Setting up an interface to the server
10-18 13:55:16.528    1251-1265/edu.chalmers.sikkr D/ServerInterface﹕ Generating a key pair
10-18 13:55:17.004    1251-1265/edu.chalmers.sikkr I/ServerInterface﹕ Test result: JNk9���N+!N^9__ `D�)̊#O�K��\���Q�eD�(���M�
&vK6���%M��,�9wg��!um7���t�9�w+�LGh�0ڼ{�s]���̅�����_͵b�͸-0��> ��fk@m}��Wx|�g�_��P8;��t��:��5��8��o�͐w�Ơ����o$��2��jS2�Z��j̪����j�l_HZ�k���~�����7�b��N�fޒ�Ի*)I.IE�

如您所见，测试结果与解密文本相去甚远，这很可能是我在测试所有功能时遇到问题的原因。我不知道如何解决这个问题，因为大多数代码以前都可以在桌面环境中完美运行。非常感谢您的帮助。

编辑:我之前谈到的新输出:

10-18 20:45:44.969    1301-1314/edu.chalmers.sikkr I/ServerInterface﹕ Test result: ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������Decryption successful

编辑:通过从 NoPadding 更改为 PKCS1Padding，最后一个问题也已解决。

Answer 1

在您的 generateKeyPair 函数中，您有:

saveByteDataToFile(privateKeyFile, key.getPublic().getEncoded());

它应该在的地方:

saveByteDataToFile(privateKeyFile, key.getPrivate().getEncoded());