Java 实现 ECC 非对称加密算法

简介

ECC（Elliptic Curve Cryptography）是一种非对称加密算法，基于椭圆曲线数学。
与传统的RSA和DSA等算法相比，ECC在相同的安全性下使用更短的密钥长度，
提供了更高的加密效率和性能。

ECC算法基于椭圆曲线的离散对数问题，它使用一对密钥：私钥和公钥。
私钥用于签名和解密，公钥用于加密和验证签名。

总结来说，ECC是一种基于椭圆曲线数学的非对称加密算法，提供了高安全性和高效性。
它在现代密码学中具有广泛应用，特别适用于资源受限的环境，如移动设备和物联网应用。

ECC算法的主要原理如下：

选择一个合适的椭圆曲线作为基础。椭圆曲线是由一组参数定义的曲线，例如secp256k1。
选择一个随机数作为私钥，私钥通常是一个大整数。
通过椭圆曲线上的点乘法，使用私钥生成公钥。公钥是椭圆曲线上的一个点。
公钥是由私钥和基础椭圆曲线计算得到的，可以公开分享给其他人。
加密时，使用对方的公钥将明文进行加密。
解密时，使用自己的私钥对密文进行解密。
数字签名时，使用私钥对数据进行签名。
验证签名时，使用对方的公钥验证签名的有效性。

ECC算法优势

安全性高：相对于传统算法，ECC提供了相同安全性水平下更短的密钥长度，减少了存储和传输的开销。
高效性：由于密钥长度较短，ECC在加密、解密和签名验证等操作中更快速，对资源的消耗较低。
带宽节省：相同的安全级别下，ECC加密和签名所需的数据量较小，节省了网络带宽。
适用性广泛：ECC算法可用于加密通信、数字签名、密钥交换等多种密码学应用。

代码 demo

 <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.bouncycastle/bcprov-jdk18on -->
<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcprov-jdk18on</artifactId>
    <version>1.78</version>
</dependency>

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import javax.crypto.Cipher;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Security;
import java.util.Base64;
import java.util.UUID;

/**
 * jar 包官网 https://www.bouncycastle.org/
 */
public class ECCUtils {

    public static byte[] encrypt(String plainText, PublicKey publicKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        return cipher.doFinal(plainText.getBytes());
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] encryptedBytes, PrivateKey privateKey) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("ECIES", "BC");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        return cipher.doFinal(encryptedBytes);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 添加Bouncy Castle作为加密提供程序
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        //随机数
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(UUID.randomUUID().toString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        // 生成密钥对
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");
        //初始化密钥对生成器（指定密钥长度, 使用uuid的安全随机数源）
        //192 -> prime192v1;239 -> prime239v1;256 -> prime256v1; 224->P-224;  384->P-384;  521->P-521;
        keyPairGenerator.initialize(521, secureRandom);
        //自定义椭圆曲线参数
        //keyPairGenerator.initialize(ECNamedCurveTable.getParameterSpec("secp256r1"), secureRandom);

        //随机生成一对密钥（包含公钥和私钥）
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

        // 获取公钥和私钥
        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
        System.out.println("公钥: " + Base64.getEncoder().encodeToString(publicKey.getEncoded()));
        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
        System.out.println("私钥: " + Base64.getEncoder().encodeToString(privateKey.getEncoded()));

        // 明文
        String plainText = "我是明文123456";

        // 加密
        byte[] encryptedBytes = encrypt(plainText, publicKey);
        String encryptedText = Base64.getEncoder().encodeToString(encryptedBytes);
        System.out.println("Encrypted Text: " + encryptedText);

        // 解密
        byte[] decryptedBytes = decrypt(encryptedBytes, privateKey);
        String decryptedText = new String(decryptedBytes);
        System.out.println("Decrypted Text: " + decryptedText);
    }

}

参考

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