在Android开发中，RSA是一种广泛使用的非对称加密算法，用于保护敏感数据，如用户密码、个人信息等。本文将深入探讨如何在Android平台上实现RSA加解密和签名操作，同时也会涉及从字符串和PEM文件读取公钥和私钥的方法，并使用Android自带的Base64库进行编码和解码。
我们需要理解RSA算法的基本原理。RSA是基于数论中的大数因子分解难题构建的，它包括一对密钥：公钥和私钥。公钥可以公开，用于加密数据，而私钥必须保密，用于解密数据。此外，私钥也可用于数字签名，验证数据的完整性和来源。
在Android中，我们可以使用Java的`java.security`包来处理RSA密钥对和加密解密操作。我们需要生成一个密钥对，这可以通过`KeyPairGenerator`类实现：
```java
KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGen.initialize(2048); // 指定密钥长度，如2048位
KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
```
接着，我们可以将公钥和私钥转换为字符串，方便存储和传输。通常，我们会使用Base64编码将密钥转换为ASCII字符串：
```java
String publicKeyStr = Base64.encodeToString(publicKey.getEncoded(), Base64.DEFAULT);
String privateKeyStr = Base64.encodeToString(privateKey.getEncoded(), Base64.DEFAULT);
```
要从字符串恢复密钥，我们需要反向解码并重建密钥对象：
```java
byte[] publicKeyBytes = Base64.decode(publicKeyStr, Base64.DEFAULT);
byte[] privateKeyBytes = Base64.decode(privateKeyStr, Base64.DEFAULT);
PublicKey publicKeyFromStr = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(new X509EncodedKeySpec(publicKeyBytes));
PrivateKey privateKeyFromStr = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(privateKeyBytes));
```
PEM文件是公钥和私钥的常见存储格式，包含Base64编码的密钥和一些元数据。Android也可以读取PEM文件，但需要自定义解析方法，因为Android默认不支持PEM格式。以下是一个简单的示例：
```java
public static PrivateKey readPrivateKeyFromPEM(InputStream inputStream) {
try {
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
String line;
StringBuilder pemContent = new StringBuilder();
while ((line = reader.readLine()) != null) {
if (line.startsWith("-----BEGIN PRIVATE KEY-----")) {
break;
}
}
while ((line = reader.readLine()) != null && !line.startsWith("-----END PRIVATE KEY-----")) {
pemContent.append(line.trim());
}
byte[] keyBytes = Base64.decode(pemContent.toString(), Base64.DEFAULT);
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
return KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(keySpec);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException("Failed to read private key from PEM", e);
}
}
```
对于加密和解密操作，我们可以使用`Cipher`类：
```java
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); // 注意选择合适的填充模式
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
byte[] encryptedData = cipher.doFinal(dataToEncrypt);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
byte[] decryptedData = cipher.doFinal(encryptedData);
```
数字签名通常用于验证数据未被篡改。使用私钥进行签名，然后用公钥验证：
```java
Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
signature.initSign(privateKey);
signature.update(dataToSign);
byte[] signedData = signature.sign();
signature.initVerify(publicKey);
signature.update(dataToSign);
boolean isValid = signature.verify(signedData);
```
Android RSA加解密签名涉及了非对称加密、密钥生成、字符串和PEM文件的读取以及签名验证等多个环节。在实际应用中，开发者需要注意安全实践，如妥善保管私钥，避免密钥泄露。同时，理解并正确使用这些技术能够确保应用程序的数据安全。
