小课堂｜RSA 加密数据太长报错解决
作者：孟君的编程札记
- 2022-12-27 浙江
本文字数：5943 字
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很多时候，我们需要在开发中对某些数据进行加密。比如登录对密码进行 RSA 加密。RSA 加密算法是一种非对称加密算法，公钥加密私钥解密。
RSA 是 1977 年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA 就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。但是，如果加密数据比较长的话，可能会出现问题，如：javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 117 bytes
1、问题重现
我们可以编写一个 RSA 的简单实现，如：
import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.security.SecureRandom;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 org.apache.commons.codec.binary.Base64;
public final class RsaUtils {
private RsaUtils() { }
/** * 获取公钥和私钥对，key为公钥，value为私钥 * * @return * @throws NoSuchAlgorithmException */ public static Map<String, String> genKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException { KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); keyPairGen.initialize(1024, new SecureRandom()); KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair(); RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); String publicKeyString = null; String privateKeyString = null;
try { publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()), "UTF-8"); privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64(privateKey.getEncoded()), "UTF-8"); } catch (UnsupportedEncodingException var7) { var7.printStackTrace(); } Map<String, String> keyPairMap = new HashMap<>(); keyPairMap.put("publicKey", publicKeyString); keyPairMap.put("privateKey", privateKeyString); return keyPairMap; }
public static String encrypt(String str, String publicKey) throws Exception { byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey); RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA") .generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded)); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(1, pubKey); String outStr = Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(str.getBytes("UTF-8"))); return outStr; }
public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception { byte[] inputByte = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8")); byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey); RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA") .generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded)); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA"); cipher.init(2, priKey); String outStr = new String(cipher.doFinal(inputByte), "UTF-8"); return outStr; }}复制代码
写一个简单的测试：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception { Map<String, String> keyMap = RsaUtils.genKeyPair(); String publicKey = keyMap.get("publicKey"); String privateKey = keyMap.get("privateKey"); System.out.println("publicKey = " + publicKey); System.out.println("privateKey = " + privateKey); String originValue = "原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111"; // 加密前：原数据123456，测试一下 System.out.println("加密前：" + originValue);
String encrypt = RsaUtils.encrypt(originValue, publicKey); System.out.println("加密后：" + encrypt); String decrypt = RsaUtils.decrypt(encrypt, privateKey); System.out.println("解密后：" + decrypt); }}复制代码
错误重现：
Exception in thread "main" javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 117 bytes at com.sun.crypto.provider.RSACipher.doFinal(RSACipher.java:346) at com.sun.crypto.provider.RSACipher.engineDoFinal(RSACipher.java:391) at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:2168) at com.********.crypto.rsa.RsaUtils.encrypt(RsaUtils.java:58) at Main.main(Main.java:19)复制代码
2、原因
Cipher rsa = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");复制代码
表示，使用 RSA 算法，并且加 PAD 的方式按照 PKCS1 的标准。
即输入数据长度小于等于密钥的位数/8-11，例如：1024 位密钥，1024/8-11 =117。不足的部分，程序会自动补齐。加密后的数据还是等于密钥的位数/8。
Cipher 提供加解密 API，其中 RSA 非对称加密解密内容长度是有限制的，加密长度不超过 117Byte，解密长度不超过 128Byte，报错如下：javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 117 bytes。
3、解决
既然 Cipher 加解密有长度限制，那么如果超过 117 bytes，我们可以采用分段加密、分段解密的方式进行。
import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.net.URLDecoder;import java.net.URLEncoder;import java.security.KeyFactory;import java.security.KeyPair;import java.security.KeyPairGenerator;import java.security.NoSuchAlgorithmException;import java.security.SecureRandom;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 org.apache.commons.codec.binary.Base64;import org.apache.commons.lang3.ArrayUtils;
public final class RsaUtils {
// RSA最大加密明文大小 private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;
// RSA最大解密密文大小 private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;
private RsaUtils() { }
/** * 获取公钥和私钥对，key为公钥，value为私钥 * * @return * @throws NoSuchAlgorithmException */ public static Map<String, String> genKeyPair() throws NoSuchAlgorithmException { KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); keyPairGen.initialize(1024, new SecureRandom()); KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair(); RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); String publicKeyString = null; String privateKeyString = null;
try { publicKeyString = new String(Base64.encodeBase64(publicKey.getEncoded()), "UTF-8"); privateKeyString = new String(Base64.encodeBase64(privateKey.getEncoded()), "UTF-8"); } catch (UnsupportedEncodingException var7) { var7.printStackTrace(); }
Map<String, String> keyPairMap = new HashMap<>(); keyPairMap.put("publicKey", publicKeyString); keyPairMap.put("privateKey", privateKeyString); return keyPairMap; }
public static String encrypt(String str, String publicKey) throws Exception { byte[] decoded = Base64.decodeBase64(publicKey); RSAPublicKey pubKey = (RSAPublicKey) KeyFactory.getInstance("RSA") .generatePublic(new X509EncodedKeySpec(decoded)); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(1, pubKey); // 分段加密 // URLEncoder编码解决中文乱码问题 byte[] data = URLEncoder.encode(str, "UTF-8").getBytes("UTF-8"); // 加密时超过117字节就报错。为此采用分段加密的办法来加密 byte[] enBytes = null; for (int i = 0; i < data.length; i += MAX_ENCRYPT_BLOCK) { // 注意要使用2的倍数，否则会出现加密后的内容再解密时为乱码 byte[] doFinal = cipher.doFinal(ArrayUtils.subarray(data, i, i + MAX_ENCRYPT_BLOCK)); enBytes = ArrayUtils.addAll(enBytes, doFinal); } String outStr = Base64.encodeBase64String(enBytes); return outStr; }
/** * 公钥分段解密 * * @param str * @param privateKey * @return * @throws Exception */ public static String decrypt(String str, String privateKey) throws Exception { // 获取公钥 byte[] decoded = Base64.decodeBase64(privateKey); RSAPrivateKey priKey = (RSAPrivateKey) KeyFactory.getInstance("RSA") .generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(decoded)); Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); cipher.init(2, priKey); byte[] data = Base64.decodeBase64(str.getBytes("UTF-8"));
// 返回UTF-8编码的解密信息 int inputLen = data.length; ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); int offSet = 0; byte[] cache; int i = 0; // 对数据分段解密 while (inputLen - offSet > 0) { if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) { cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK); } else { cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet); } out.write(cache, 0, cache.length); i++; offSet = i * 128; } byte[] decryptedData = out.toByteArray(); out.close(); return URLDecoder.decode(new String(decryptedData, "UTF-8"), "UTF-8"); }
}复制代码
再次测试一下，把测试数据长度加大很多：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception { Map<String, String> keyMap = RsaUtils.genKeyPair(); String publicKey = keyMap.get("publicKey"); String privateKey = keyMap.get("privateKey"); System.out.println("publicKey = " + publicKey); System.out.println("privateKey = " + privateKey); String originValue = "原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111原数据123456，测试一下1111111111111111111111111111111111111222222222222222222221111111111111111111111111111111111111111111111111"; // 加密前：原数据123456，测试一下 System.out.println("加密前：" + originValue);
String encrypt = RsaUtils.encrypt(originValue, publicKey); System.out.println("加密后：" + encrypt); String decrypt = RsaUtils.decrypt(encrypt, privateKey); System.out.println("解密后：" + decrypt); }}
复制代码
可以发现，能够正常加解密，至此问题解决。
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脚踏实地，仰望星空 2019-09-13 加入
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