java - 在套接字连接中具有交换密钥的 Java RSA
问题描述
我正在用 Java 实现一个 RSA 加密套接字连接，为此我使用两个类，第一个是连接抽象类，它代表真正的套接字连接，第二个是 ConnectionCallback，它是一个在 Connection 类接收数据时调用的类。当 Connection 类接收到数据时，使用来自已连接端点的共享公钥对数据进行解密（只能有 1 个已连接端点）。
字节数组类：
package connection.data;
public class ByteArray {
private byte[] bytes;
public ByteArray(byte[] bytes){
this.bytes = bytes;
}
public ByteArray(){
}
public void add(byte[] data) {
if(this.bytes == null) this.bytes = new byte[0];
this.bytes = joinArrays(this.bytes, data);
}
private byte[] joinArrays(byte[] array1, byte[] array2) {
byte[] array = new byte[array1.length + array2.length];
System.arraycopy(array1, 0, array, 0, array1.length);
System.arraycopy(array2, 0, array, array1.length, array2.length);
return array;
}
public byte[] getBytes(){
return this.bytes;
}
}
连接类：
package connection;
import connection.data.ByteArray;
import connection.protocols.ProtectedConnectionProtocol;
import crypto.CryptoUtils;
import crypto.algorithm.asymmetric.rsa.RSAAlgorithm;
import protocol.connection.ConnectionProtocol;
import util.function.Callback;
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
public abstract class Connection implements Runnable {
private DataInputStream in;
private DataOutputStream out;
ConnectionProtocol protocol;
private Callback callback;
private boolean isConnected = false;
public Connection() throws Exception {
this.protocol = new ProtectedConnectionProtocol(new RSAAlgorithm(1024));
this.callback = new ConnectionCallback(this);
}
public Connection(ConnectionProtocol connectionProtocol, Callback callback) throws Exception {
this.protocol = connectionProtocol;
this.callback = callback;
}
@Override
public void run() {
while(isConnected){
try {
ByteArray data = new ByteArray();
while(this.in.available() > 0){
data.add(this.read());
}
if(data.getBytes() != null){
callback.run(data);
}
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
break;
}
}
}
protected void openConnection(InputStream in, OutputStream out) throws Exception{
this.in = new DataInputStream(in);
this.out = new DataOutputStream(out);
this.isConnected = true;
new Thread(this).start();
this.write(CryptoUtils.encode(((PublicKey) this.protocol.getPublicKey()).getEncoded()));
}
private void write(byte[] data) throws Exception{
System.out.println(new String(data,"UTF-8"));
this.out.write(data);
this.out.flush();
}
private byte[] read() throws Exception{
byte[] bytes = new byte[8192];
int read = this.in.read(bytes);
if (read <= 0) return new byte[0]; // or return null, or something, read might be -1 when there was no data.
byte[] readBytes = new byte[read];
System.arraycopy(bytes, 0, readBytes, 0, read);
return bytes;
}
}
连接回调类：
package connection;
import connection.data.ByteArray;
import crypto.CryptoUtils;
import util.function.Callback;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
public class ConnectionCallback implements Callback {
private Connection connection;
public ConnectionCallback(Connection connection){
this.connection = connection;
}
@Override
public void run(Object data) throws Exception {
ByteArray bytes = (ByteArray) data;
byte[] dataToBytes = CryptoUtils.decode(bytes.getBytes());
if(this.connection.protocol.getSharedKey() == null){
X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(dataToBytes);
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance("RSA");
PublicKey publicKey = kf.generatePublic(spec);
this.connection.protocol.setSharedKey(publicKey);
} else {
//this.so = StrongboxObject.parse(new String(bytes.getBytes()));
}
}
}
RS算法类：
package crypto.algorithm.asymmetric.rsa;
import crypto.CryptoUtils;
import crypto.algorithm.asymmetric.AssimetricalAlgorithm;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;
import java.util.Base64;
public class RSAAlgorithm extends AssimetricalAlgorithm {
private KeyPairGenerator keyGen;
public RSAAlgorithm(int keyLength) throws Exception {
super();
this.keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
this.keyGen.initialize(keyLength);
this.generateKeys();
}
@Override
public void generateKeys() {
KeyPair pair = this.keyGen.generateKeyPair();
super.setPublicKey(pair.getPublic());
super.setPrivateKey(pair.getPrivate());
}
@Override
public byte[] encrypt(byte[] message) {
try {
super.cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, (PublicKey) super.getSharedKey());
return CryptoUtils.encode(super.cipher.doFinal(message));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return new byte[0];
}
@Override
public byte[] decrypt(byte[] message) {
message = CryptoUtils.decode(message);
try {
super.cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, (PrivateKey) super.getPrivateKey());
return super.cipher.doFinal(message);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return new byte[0];
}
}
ProtectedConnectionProtocol 类：
package connection.protocols;
import protocol.connection.ConnectionProtocol;
import crypto.algorithm.asymmetric.AssimetricalAlgorithm;
public class ProtectedConnectionProtocol extends ConnectionProtocol {
private AssimetricalAlgorithm algorithm;
public ProtectedConnectionProtocol(AssimetricalAlgorithm algorithm){
this.algorithm = algorithm;
}
@Override
public Object getPublicKey() {
return this.algorithm.getPublicKey();
}
@Override
public Object getPrivateKey() {
return this.algorithm.getPrivateKey();
}
@Override
public Object getSharedKey() {
return this.algorithm.getSharedKey();
}
@Override
public void setSharedKey(Object sharedKey){
this.algorithm.setSharedKey(sharedKey);
}
@Override
public byte[] decrypt(byte[] message) {
return this.algorithm.decrypt(message);
}
@Override
public byte[] encrypt(byte[] message) {
return this.algorithm.encrypt(message);
}
}
CryptoUtils 类：
package crypto;
import java.util.Base64;
public class CryptoUtils {
public static byte[] encode(byte[] data){
return Base64.getEncoder().encode(data);
}
public static byte[] decode(byte[] data){
return Base64.getDecoder().decode(data);
}
}
2019 年 5 月 9 日更新：
代码更新相同异常：
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCcrbJGHqpJdhDbVoZCJ0bucb8YnvcVWx9HIUfJOgmAKIuTmw1VUCk85ztqDq0VP2k6IP2bSD5MegR10FtqGtGEQrv+m0eNgbvE3O7czUzvedb5wKbA8eiSPbcX8JElobOhrolOb8JQRQzWAschBNp4MDljlu+0KZQHtZa6pPYJ0wIDAQAB
java.lang.IllegalArgumentException: Illegal base64 character 0
at java.base/java.util.Base64$Decoder.decode0(Base64.java:743)
at java.base/java.util.Base64$Decoder.decode(Base64.java:535)
at crypto.CryptoUtils.decode(CryptoUtils.java:12)
at connection.ConnectionCallback.run(ConnectionCallback.java:21)
at connection.Connection.run(Connection.java:42)
at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834)
请帮助我，我对此感到恼火，并且只有 2 天的赏金，我更愿意将我的赏金交给帮助我找到解决这个问题的方法的人，而不是失去它。
解决方案
这可能是由您的读取方法引起的：
private byte[] read() throws Exception{
byte[] bytes = new byte[8192];
this.in.read(bytes);
return bytes;
}
即使输入流中没有足够的字节，您也总是读取 8192 字节的数组。this.in.read(bytes)返回读取的字节数，您应该使用该值并仅使用该数组中的该字节数，忽略其余部分-因为数组的其余部分将是 just 0，因此当您尝试从中解码 base64 时，您将得到java.lang.IllegalArgumentException: Illegal base64 character 0
因此，在读取字节时，您可以将它们复制到新数组：
private byte[] read() throws Exception{
byte[] bytes = new byte[8192];
int read = this.in.read(bytes);
if (read <= 0) return new byte[0]; // or return null, or something, read might be -1 when there was no data.
byte[] readBytes = new byte[read]
System.arraycopy(bytes, 0, readBytes, 0, read)
return readBytes;
}
请注意，这样的阅读实际上对性能来说是一个非常糟糕的主意，因为您为每次阅读分配了很多东西。更高级的库（如 netty）有自己的字节缓冲区，具有单独的读/写位置，并且只将所有内容存储在单个自调整大小的字节数组中，但首先使其工作，如果您对性能有任何问题，请记住这是其中之一您可能会找到解决方案的地方。
同样在您的 ByteArray 中，您将两个数组处理到同一个位置：
for(int i = 0; i < this.bytes.length; i++){
bytes1[i] = this.bytes[i];
}
for(int i = 0; i < data.length; i++){
bytes1[i] = data[i]; // this loop starts from 0 too
}
你需要i + this.bytes.length在第二个中使用。（最好使用 System.arrayCopy）
public byte[] joinArrays(byte[] array1, byte[] array2) {
byte[] array = new byte[array1.length + array2.length];
System.arraycopy(array1, 0, array, 0, array1.length);
System.arraycopy(array2, 0, array, array1.length, array2.length);
return array;
}
然后只是：
public void add(byte[] data) {
if(this.bytes == null) this.bytes = new byte[0];
this.bytes = joinArrays(this.bytes, data);
}
也像在其他答案中一样 - 将刷新方法更改为仅将字段设置为 null 可能是个好主意，或者甚至更好，只需删除该方法，因为我没有看到它被使用，您可以创建这个的新实例反正对象。
推荐阅读
- svg - react-native-svg：SVG 图标内的自定义文本
- hyperledger-fabric - 无法注册管理员用户：错误：调用注册端点失败并出现错误 [错误：套接字挂断]
- angular - 将鼠标悬停在绘制的多边形上时 Mapbox 显示区域
- reactjs - 为什么我的 React 组件列表在使用 Index 作为 key prop 时不会弄乱？
- javascript - 句点、单词和冒号的正则表达式
- c++ - 无法在 C++ 中使用计数作为全局变量
- windows-subsystem-for-linux - 尝试通过 ConEmu 启动 Windows Subsystem for Linux (WSL) 并提供其他命令
- python - AttributeError：模块“whois”没有属性“whois”
- ruby-on-rails - 为什么使用 Capistrano 将这些文件从共享路径复制到发布路径时，共享路径中的配置目录中的文件会被删除？
- scala - 无法解决重载的方法 IntelliJ 2018.2.8 / Scala 2.11.8/Spark 2.4.5