【算法】Java实现PGP算法

简介: PGP(Pretty Good Privacy)是一种广泛使用的加密和数字签名方案,用于保护电子邮件和文件的安全性。PGP使用对称加密、非对称加密和哈希算法的组合,提供了保密性、完整性和认证的功能。

1.什么是PGP算法?


PGP(Pretty Good Privacy)是一种广泛使用的加密和数字签名方案,用于保护电子邮件和文件的安全性。PGP使用对称加密、非对称加密和哈希算法的组合,提供了保密性、完整性和认证的功能。


PGP算法的主要组成部分包括:

1.对称加密:PGP使用对称加密算法(如AES、3DES等)来加密邮件和文件的内容。对称加密使用相同的密钥用于加密和解密,速度较快,适合处理大量数据。

2.非对称加密:PGP使用非对称加密算法(如RSA、ECC等)来加密和解密对称密钥。发送方使用接收方的公钥加密对称密钥,接收方使用自己的私钥解密对称密钥。非对称加密提供了安全的密钥交换和身份验证机制。

3.数字签名:PGP使用数字签名算法(如RSA、DSA等)来对消息进行签名。发送方使用自己的私钥对消息的哈希值进行签名,接收方使用发送方的公钥验证签名的有效性。数字签名提供了消息的完整性和认证。

4.哈希算法:PGP使用哈希算法(如SHA-1、SHA-256等)来计算消息的摘要。哈希算法将消息转换为固定长度的摘要,用于验证消息的完整性和防止篡改。


2.使用Java语言实现SHA算法加密


由于PGP算法较为复杂,我们可以使用Bouncy Castle库来实现PGP算法。可以从Bouncy Castle的官方网站下载到相应的jar包(https://www.bouncycastle.org/

import org.bouncycastle.bcpg.ArmoredOutputStream;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openpgp.*;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcaPGPContentSignerBuilder;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcaPGPContentVerifierBuilderProvider;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePGPDataEncryptorBuilder;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePGPDataEncryptorBuilder.AES128;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePGPKeyEncryptionMethodGenerator;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyDataDecryptorFactoryBuilder;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator.AES128_CBC;
import org.bouncycastle.openpgp.operator.jcajce.JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator.RSA_GENERAL;
import org.bouncycastle.util.io.Streams;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchProviderException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;
public class PGPExample {
    public static void main(String[] args) {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        try {
            // 生成密钥对
            KeyPair keyPair = generateKeyPair();
            // 发送方加密文件
            String inputFile = "plaintext.txt";
            String encryptedFile = "encrypted.pgp";
            encryptFile(inputFile, encryptedFile, keyPair.getPublic());
            // 接收方解密文件
            String decryptedFile = "decrypted.txt";
            decryptFile(encryptedFile, decryptedFile, keyPair.getPrivate());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", "BC");
        keyPairGenerator.initialize(2048, new SecureRandom());
        return keyPairGenerator.generateKeyPair();
    }
    public static void encryptFile(String inputFile, String outputFile, PGPPublicKey publicKey) throws Exception {
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream(inputFile);
        FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outputFile);
        ArmoredOutputStream armoredOutputStream = new ArmoredOutputStream(outputStream);
        PGPEncryptedDataGenerator encryptedDataGenerator = new PGPEncryptedDataGenerator(new AES128());
        encryptedDataGenerator.addMethod(new JcePublicKeyKeyEncryptionMethodGenerator(publicKey));
        OutputStream encryptedOut = encryptedDataGenerator.open(armoredOutputStream, new byte[4096]);
        PGPCompressedDataGenerator compressedDataGenerator = new PGPCompressedDataGenerator(PGPCompressedDataGenerator.ZIP);
        OutputStream compressedOut = compressedDataGenerator.open(encryptedOut);
        PGPUtil.writeFileToLiteralData(compressedOut, PGPLiteralData.BINARY, inputStream, new byte[4096]);
        compressedOut.close();
        compressedDataGenerator.close();
        encryptedOut.close();
        encryptedDataGenerator.close();
        armoredOutputStream.close();
        outputStream.close();
        inputStream.close();
    }
    public static void decryptFile(String inputFile, String outputFile, PGPSecretKey privateKey) throws Exception {
        FileInputStream inputStream = new FileInputStream(inputFile);
        FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(outputFile);
        PGPObjectFactory objectFactory = new PGPObjectFactory(PGPUtil.getDecoderStream(inputStream), new JcaKeyFingerprintCalculator());
        PGPEncryptedDataList encryptedDataList;
        Object object = objectFactory.nextObject();
        if (object instanceof PGPEncryptedDataList) {
            encryptedDataList = (PGPEncryptedDataList) object;
        } else {
            encryptedDataList = (PGPEncryptedDataList) objectFactory.nextObject();
        }
        PGPPublicKeyEncryptedData encryptedData = (PGPPublicKeyEncryptedData) encryptedDataList.get(0);
        PGPPrivateKey privateKey = findPrivateKey(privateKey, encryptedData.getKeyID(), "password".toCharArray());
        InputStream decryptedStream = encryptedData.getDataStream(new JcePublicKeyDataDecryptorFactoryBuilder().setProvider("BC").build(privateKey));
        PGPObjectFactory decryptedObjectFactory = new PGPObjectFactory(decryptedStream, new JcaKeyFingerprintCalculator());
        Object messageObject = decryptedObjectFactory.nextObject();
        if (messageObject instanceof PGPCompressedData) {
            PGPCompressedData compressedData = (PGPCompressedData) messageObject;
            PGPObjectFactory decompressedObjectFactory = new PGPObjectFactory(compressedData.getDataStream(), new JcaKeyFingerprintCalculator());
            messageObject = decompressedObjectFactory.nextObject();
        }
        PGPLiteralData literalData = (PGPLiteralData) messageObject;
        InputStream literalDataStream = literalData.getInputStream();
        Streams.pipeAll(literalDataStream, outputStream);
        literalDataStream.close();
        outputStream.close();
        decryptedStream.close();
        inputStream.close();
    }
    public static PGPPrivateKey findPrivateKey(PGPSecretKey secretKey, long keyID, char[] passPhrase) throws PGPException, NoSuchProviderException {
        PBESecretKeyDecryptor decryptor = new JcePBESecretKeyDecryptorBuilder().setProvider("BC").build(passPhrase);
        return secretKey.extractPrivateKey(decryptor);
    }
}

该示例展示了如何使用Bouncy Castle库来实现PGP算法。它包括生成密钥对、使用公钥加密文件和使用私钥解密文件的示例代码。在实际应用中,还需要适当处理异常和错误情况,并根据具体需求进行适当的配置和调整。

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