Java軟件報表軟件技術博客

RSA加密算法是目前最有影響力的公鑰加密算法，它能夠抵抗到目前為止已知的絕大多數密碼攻擊。

那關于RSA加密算法有哪些應用呢？以下舉一個數據庫身份驗證的案例。

在使用數據集進行身份認證時，密碼存在數據庫中，認證時用戶輸入的密碼與數據庫中密碼相同則認證通過，若數據庫被破解了則對系統造成威脅，怎樣保證系統安全呢？這里就可以應用RSA加密算法，對權限加密。

思路：

就是在url中傳用戶名密碼時，先把用戶名進行翻轉，然后再進行加密，如輸入的密碼為12，實際后臺進行加密的值為21，再與數據庫進行驗證，這樣就可以避免數據庫被破解查看到的是21的加密碼，登陸系統時以21是無法登陸成功的。

以報表軟件FineReport為例，這是一個能讀取各類數據庫的報表軟件，分客戶端和前端展示。

實現方案：

1、把RSA加密使用的第三方包，放到工程web-inf/lib文件夾下即可。

2、調用js文件

RSA文件夾為前端js加密時需要調用js文件，因此需要將Barrett.js、BigInt.js、RSA.js放到工程目錄下如：WebReport/js，新建js文件夾放入js文件。

3、定義RSA加密類

定義RSAUtil.java類文件，先運行類中generateKeyPair()方法，會在服務器D盤中生成一個隨機的RSAKey.txt文件，保存公鑰和密鑰，每訪問一次這個方法會刷新一

次txt文件。

package com.fr.privilege;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;

import javax.crypto.Cipher;

/** *//**
 * RSA 工具類。提供加密，解密，生成密鑰對等方法。
 * 需要到http://www.bouncycastle.org下載bcprov-jdk14-123.jar。
 * 
 */
public class RSAUtil {
    /** *//**
     * * 生成密鑰對 *
     * 
     * @return KeyPair *
     * @throws EncryptException
     */
    public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA",
                    new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            final int KEY_SIZE = 1024;// 沒什么好說的了，這個值關系到塊加密的大小，可以更改，但是不要太大，否則效率會低
            keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom());
            KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
            saveKeyPair(keyPair);
            return keyPair;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e.getMessage());
        }
    }

    public static KeyPair getKeyPair() throws Exception {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("C:/RSAKey.txt");
        ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(fis);
        KeyPair kp = (KeyPair) oos.readObject();
        oos.close();
        fis.close();
        return kp;
    }

    public static void saveKeyPair(KeyPair kp) throws Exception {

        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:/RSAKey.txt");
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
        // 生成密鑰
        oos.writeObject(kp);
        oos.close();
        fos.close();
    }

    /** *//**
     * * 生成公鑰 *
     * 
     * @param modulus *
     * @param publicExponent *
     * @return RSAPublicKey *
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus,
            byte[] publicExponent) throws Exception {
        KeyFactory keyFac = null;
        try {
            keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
                    new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
            throw new Exception(ex.getMessage());
        }

        RSAPublicKeySpec pubKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(
                modulus), new BigInteger(publicExponent));
        try {
            return (RSAPublicKey) keyFac.generatePublic(pubKeySpec);
        } catch (InvalidKeySpecException ex) {
            throw new Exception(ex.getMessage());
        }
    }

    /** *//**
     * * 生成私鑰 *
     * 
     * @param modulus *
     * @param privateExponent *
     * @return RSAPrivateKey *
     * @throws Exception
     */
    public static RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus,
            byte[] privateExponent) throws Exception {
        KeyFactory keyFac = null;
        try {
            keyFac = KeyFactory.getInstance("RSA",
                    new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        } catch (NoSuchAlgorithmException ex) {
            throw new Exception(ex.getMessage());
        }

        RSAPrivateKeySpec priKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(
                modulus), new BigInteger(privateExponent));
        try {
            return (RSAPrivateKey) keyFac.generatePrivate(priKeySpec);
        } catch (InvalidKeySpecException ex) {
            throw new Exception(ex.getMessage());
        }
    }

    /** *//**
     * * 加密 *
     * 
     * @param key
     *            加密的密鑰 *
     * @param data
     *            待加密的明文數據 *
     * @return 加密后的數據 *
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(PublicKey pk, byte[] data) throws Exception {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
                    new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pk);
            int blockSize = cipher.getBlockSize();// 獲得加密塊大小，如：加密前數據為128個byte，而key_size=1024
            // 加密塊大小為127
            // byte,加密后為128個byte;因此共有2個加密塊，第一個127
            // byte第二個為1個byte
            int outputSize = cipher.getOutputSize(data.length);// 獲得加密塊加密后塊大小
            int leavedSize = data.length % blockSize;
            int blocksSize = leavedSize != 0 ? data.length / blockSize + 1
                    : data.length / blockSize;
            byte[] raw = new byte[outputSize * blocksSize];
            int i = 0;
            while (data.length - i * blockSize > 0) {
                if (data.length - i * blockSize > blockSize)
                    cipher.doFinal(data, i * blockSize, blockSize, raw, i
                            * outputSize);
                else
                    cipher.doFinal(data, i * blockSize, data.length - i
                            * blockSize, raw, i * outputSize);
                // 這里面doUpdate方法不可用，查看源代碼后發現每次doUpdate后并沒有什么實際動作除了把byte[]放到
                // ByteArrayOutputStream中，而最后doFinal的時候才將所有的byte[]進行加密，可是到了此時加密塊大小很可能已經超出了
                // OutputSize所以只好用dofinal方法。

                i++;
            }
            return raw;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e.getMessage());
        }
    }

    /** *//**
     * * 解密 *
     * 
     * @param key
     *            解密的密鑰 *
     * @param raw
     *            已經加密的數據 *
     * @return 解密后的明文 *
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(PrivateKey pk, byte[] raw) throws Exception {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA",
                    new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            cipher.init(cipher.DECRYPT_MODE, pk);
            int blockSize = cipher.getBlockSize();
            ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream(64);
            int j = 0;

            while (raw.length - j * blockSize > 0) {
                bout.write(cipher.doFinal(raw, j * blockSize, blockSize));
                j++;
            }
            return bout.toByteArray();
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e.getMessage());
        }
    }

    /** *//**
     * * *
     * 
     * @param args *
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        RSAPublicKey rsap = (RSAPublicKey) RSAUtil.generateKeyPair()
                .getPublic();
        String test = "hello world";
        byte[] en_test = encrypt(getKeyPair().getPublic(), test.getBytes());
        System.out.println("123:" + new String(en_test));
        byte[] de_test = decrypt(getKeyPair().getPrivate(), en_test);
        System.out.println(new String(de_test));
    }
}

4、定義密碼驗證類

定義TestPasswordValidatorRSA.java密碼驗證類

定義一個類，命名為TestPasswordValidatorRSA.java，擴展于AbstractPasswordValidator，重寫其中密碼驗證方法encodePassword，先把輸入的密碼進行翻轉，然后再進行加密，返回密碼進行驗證，具體代碼如下：

package com.fr.privilege;  

import com.fr.privilege.providers.dao.AbstractPasswordValidator;  
public class TestPasswordValidatorRSA extends AbstractPasswordValidator{  
    //@Override
    public String encodePassword( String clinetPassword) {
        try {
            //對密碼進行翻轉如輸入ab翻轉后為ba
            StringBuffer sb = new StringBuffer();  
            sb.append(new String(clinetPassword));
            String bb = sb.reverse().toString();
            //進行加密
            byte[] en_test = RSAUtil.encrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPublic(),bb.getBytes());             
            //進行解密，如果數據庫里面保存的是加密碼，則此處不需要進行解密
            byte[] de_test = RSAUtil.decrypt(RSAUtil.getKeyPair().getPrivate(),en_test);  
            //返回加密密碼
            clinetPassword=new String(de_test);        
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return clinetPassword; //即獲取加密密碼再與數據庫密碼匹配。  
    }

    @Override
    public boolean validatePassword(String arg0, String arg1) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return false;
    }


}

5、編譯類文件

首先編譯RSAUtil.java類文件在服務器的D盤生成RSAKey.txt文件，再編譯TestPasswordValidatorRSA.java類，把編譯后的class文件放到項目工程web-inf/classes/com/fr/privilege文件夾中。

6、登陸Login.jsp頁面設置

客戶端請求到登錄頁面，隨機生成一字符串，此隨機字符串作為密鑰加密密碼，如下代碼：

<%@page contentType="text/html" pageEncoding="UTF-8"%>
<%@page import="com.fr.privilege.providers.dao.RSAUtil"%>
<%!public String Testmo() {
        String module = "";
        try {
            java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil
                    .getKeyPair().getPublic();
            module = rsap.getModulus().toString(16);
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return module;
    }%>
<%!public String Testem() {
        String empoent = "";
        try {
            java.security.interfaces.RSAPublicKey rsap = (java.security.interfaces.RSAPublicKey) RSAUtil
                    .getKeyPair().getPublic();
            empoent = rsap.getPublicExponent().toString(16);
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return empoent;
    }%>
<html>
    <head>
        <script type="text/javascript"
            src="ReportServer?op=emb&resource=finereport.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="js/RSA.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="js/BigInt.js"></script>
        <script type="text/javascript" src="js/Barrett.js"></script>
        <script type="text/javascript">    
    function bodyRSA()  
    {  
    setMaxDigits(130);  
    var a = "<%=Testmo()%>";
    var b = "<%=Testem()%>";
    key = new RSAKeyPair(b,"",a);
    } 
function doSubmit() {   
    bodyRSA(); 
    var username = FR.cjkEncode(document.getElementById("username").value); //獲取輸入的用戶名    
    var password = FR.cjkEncode(document.getElementById("password").value);  //獲取輸入的參數    
    $.ajax({    
        url : "ReportServer?op=auth_login&fr_username=" + username + "&fr_password=" + password,   //將用戶名和密碼發送到報表認證地址op=auth_login   
        data : {__redirect__ : 'false'},        
        complete : function(res) {    
            var jo = FR.jsonDecode(res.responseText);    
            if(jo.url) {    
               window.location=jo.url+ "&_=" + new Date().getTime();   //認證成功跳轉頁面，因為ajax不支持重定向所有需要跳轉的設置  
            }    
            else{    
               alert("用戶名密碼錯誤！")  //認證失敗    
            }    
        }    
    })    
}    
</script>
    </head>
    <body>
        <p>
            請登錄
        </p>
        <form name="login" method="POST">
            <p>
                用戶名:
                <input id="username" type="text" />
            </p>
            <p>
                密 碼:
                <input id="password" type="password" />
            </p>
            <input type="button" value="登錄" onclick="doSubmit()"  />
        </form>
    </body>
</html>