RSA算法公钥密钥对生成方法

前言：

PEM是OpenSSL和许多其他SSL工具的标准格式，OpenSSL 使用PEM 文件格式存储证书和密钥。这种格式被设计用来安全的包含在ascii甚至富文本文档中，如电子邮件。这意味着您可以简单的复制和粘贴pem文件的内容到另一个文档中。

PEM文件是Base64编码的证书。PEM证书通常用于web服务器，因为他们可以通过一个简单的文本编辑器，很容易地转换成可读的数据。通常当一个PEM编码在文本编辑器中打开文件,它会包含不同的页眉和页脚。

-----BEGIN CERTIFICATE REQUEST----- and -----END CERTIFICATEREQUEST-----

CSR(证书签名请求)

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- and -----END RSA PRIVATEKEY-----

私钥

-----BEGIN CERTIFICATE----- and -----END CERTIFICATE-----

证书文件

PKCS #8: Private-Key Information Syntax（语法） Standard（标准）

OpenSSL：是一个强大的安全套接字层密码库，囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及SSL协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。

OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分：密码算法库、SSL协议库以及应用程序。OpenSSL的目录结构自然也是围绕这三个功能部分进行规划的。

1、生成RSA私钥

openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

该命令会生成1024位的私钥，运行，如下图：

生成私钥文件rsa_private_key.pem，内容如下：

用记事本方式打开它，可以看到-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----开头，-----END RSA PRIVATE KEY-----结尾的字符串，这个就是原始的私钥。

 备注:若运行openssl.exe，会进入OpenSSL命令行界面，此时输入命令时，则无需再写openssl。

2、RSA私钥转换成PKCS8格式

openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -out rsa_private_key_01.pem -nocrypt

打开生成的文件后可以看到，控制台打印出的内容，-----BEGIN PRIVATE KEY-----开头，-----END PRIVATE KEY-----结尾的字符串，这个就是PKCS#8格式的私钥。

3、生成RSA公钥

openssl rsa -in rsa_private_key.pem-pubout -out rsa_public_key.pem

运行，如下图：

生成公钥文件rsa_public_key.pem， 打开它，可以看到-----BEGIN PUBLIC KEY-----开头，-----END PUBLIC KEY-----结尾的字符串，这个就是公钥。

4、Java使用pem文件内容，示例代码

1）私钥签名

a）获取私钥

//获取KeyFactory，指定RSA算法

KeyFactorykeyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

//将BASE64编码的私钥字符串进行解码

BASE64Decoderdecoder = newBASE64Decoder();

byte[] encodeByte = decoder.decodeBuffer(priKey);

//将BASE64解码后的字节数组，构造成PKCS8EncodedKeySpec对象，生成私钥对象

PrivateKeyprivatekey = keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(encodeByte));

b）使用私钥，对数据进行签名

         //获取Signature实例，指定签名算法（本例使用SHA1WithRSA）

Signaturesignature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");

//加载私钥

signature.initSign(privatekey);

//更新待签名的数据

signature.update(plain.getBytes("UTF-8"));

//进行签名

byte[] signed = signature.sign();

//将加密后的字节数组，转换成BASE64编码的字符串，作为最终的签名数据

BASE64Encoderencoder = newBASE64Encoder();

return encoder.encode(signed);

2）公钥验签

a）获取公钥

//获取KeyFactory，指定RSA算法

KeyFactorykeyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");

   //将BASE64编码的公钥字符串进行解码

BASE64Decoderdecoder = newBASE64Decoder();

byte[] encodeByte = decoder.decodeBuffer(pubKey);

//将BASE64解码后的字节数组，构造成X509EncodedKeySpec对象，生成公钥对象

PublicKeypublicKey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encodeByte));

b）使用公钥，进行验签

//获取Signature实例，指定签名算法(与之前一致)

Signaturesignature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");

//加载公钥

signature.initVerify(publicKey);

//更新原数据

signature.update(plain.getBytes("UTF-8"));

//公钥验签（true-验签通过；false-验签失败）

BASE64Decoderdecoder = newBASE64Decoder();

returnsignature.verify(decoder.decodeBuffer(sign));     

备注：

验签时，签名数据需要先BASE64解码

附：遇到的问题：在RSA加解密验证时，使用私钥无法生成签名，报algid parse error, not a sequence错误
原因：私钥在使用前为pkcs1格式，而java在不引用第三方包的情况下无法直接使用pkcs1格式的秘钥，需要将其转化为pkcs8编码
解决方案：使用openssl(官网：https://www.openssl.org/source/)将私钥进行pkcs8编码，将秘钥文件拷贝到openssl安装目录中，打开cmd命令进入该目录，执行命令：
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -out rsa_private_key_01.pem -nocrypt
其中rsa_private_key.pem表示原私钥文件,rsa_private_key_01.pem表示pkcs8编码后的私钥文件。
注：目前网上还没找到java在不使用第三方jar包的情况下处理pkcs1格式私钥的解决方案。绝大多数都是使用openssl工具将秘钥文件处理为pkcs8编码后再进行操作。