努力在 Java 中使用 C# RSA

Question

我正在尝试复制现有的 C# 应用程序，其中一部分使用密钥加密一些数据。

简单的例子：

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

public class Program {
  private static string xmlKey = "<RSAKeyValue><Modulus>{REDACTED MODULUS}</Modulus><Exponent>AQAB</Exponent></RSAKeyValue>";

  public static void Main() {
    RSACryptoServiceProvider cipher = new RSACryptoServiceProvider();
    cipher.FromXmlString(xmlKey);

    Console.WriteLine("KeyExchangeAlgorithm: " + cipher.KeyExchangeAlgorithm);

    byte[] input = Encoding.UTF8.GetBytes("test");
    byte[] output = cipher.Encrypt(input, true);
    Console.WriteLine("Output: " + Convert.ToBase64String(output));
  }
}

哪个输出：

KeyExchangeAlgorithm: RSA-PKCS1-KeyEx
Output: {THE ENCRYPTED OUTPUT}

我用下面的代码在Java中复制了这个，但是当它运行正常时，下游系统无法解密数据，所以我做错了什么

import java.math.BigInteger;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.KeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
import javax.crypto.Cipher;

public class Program {
    // I tried "RSA/ECB/PKCS1Padding" but got "java.security.NoSuchAlgorithmException: RSA/ECB/PKCS1Padding KeyFactory not available at java.base/java.security.KeyFactory.<init>(KeyFactory.java:138)"
    private static final String ALGORITHM = "RSA";

    private static final String MODULUS = "{REDACTED MODULUS}";
    private static final String EXPONENT = "AQAB";

    // Converted from XML using
    // https://superdry.apphb.com/tools/online-rsa-key-converter
    private static final String PEM_KEY = "{REDACTED PEM KEY}";

    public static void main(final String[] args) throws Exception {
        final Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        final PublicKey key = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM).generatePublic(getX509Key());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

        System.out.println("Algorithm: " + cipher.getAlgorithm());

        final byte[] input = "test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        final byte[] output = cipher.doFinal(input);
        System.out.println("Output: " + Base64.getEncoder().encodeToString(output));
    }

    private static KeySpec getRSAKey() throws Exception {
        return new RSAPublicKeySpec(base64ToInt(MODULUS), base64ToInt(EXPONENT));
    }

    private static BigInteger base64ToInt(final String str) {
        return new BigInteger(1, Base64.getDecoder().decode(str.getBytes()));
    }

    private static KeySpec getX509Key() throws Exception {
        return new X509EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(PEM_KEY));
    }
}

任何人都可以告诉我做错了什么，请？

Answer 1

由于在 RSACryptoServiceProvider#Encrypt() 中，第二个参数中传递了 true，因此 OAEP 用作 OAEP 和 MGF1 摘要的填充和 SHA-1，即解密将在 Java 中执行，例如：

import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.security.spec.MGF1ParameterSpec;
import java.util.Base64;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.OAEPParameterSpec;
import javax.crypto.spec.PSource;
...
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPPadding");
OAEPParameterSpec oaepParameterSpec = new OAEPParameterSpec("SHA-1", "MGF1", MGF1ParameterSpec.SHA1, PSource.PSpecified.DEFAULT);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, oaepParameterSpec);
byte[] ciphertext = cipher.doFinal("test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
System.out.println(Base64.getEncoder().encodeToString(ciphertext));

请注意，X509EncodedKeySpec() 需要 DER 编码的 X.509/SPKI 密钥，即PEM_KEY 不得包含 PEM 编码的密钥，而只能包含 Base64 编码的正文（即没有页眉、页脚和换行符）。

另请注意，OAEP 是概率填充，即即使对于相同的输入数据，每次加密的密文也不同。因此，即使输入数据相同，两个代码的密文也不会匹配，这不是故障。

---

可以使用以下 C# 代码进行测试：

using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
...
string xmlKeyPriv = "<private key in XML format>";
RSACryptoServiceProvider cipherDec = new RSACryptoServiceProvider();
cipherDec.FromXmlString(xmlKeyPriv);

byte[] ciphertext = Convert.FromBase64String("<Base64 encoded ciphertext>");
byte[] decrypted = cipherDec.Decrypt(ciphertext, true);
Console.WriteLine(Encoding.UTF8.GetString(decrypted));

该代码解密 C# 代码的密文以及 Java 代码的密文。

---

编辑：
关于评论中提到的Java代码中的密钥导入：如上所述，PEM_KEY仅包含PEM密钥的Base64编码主体，没有换行符。除此之外，密钥导入与您的代码相匹配：

import java.security.KeyFactory;
import java.security.PublicKey;
...
private static String PEM_KEY = "MIIBIjANB...IDAQAB"
...
PublicKey key = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePublic(getX509Key());

关于异常 NoSuchAlgorithmException：RSA/ECB/PKCS1Padding KeyFactory 不可用：如果在 时除了算法之外还指定了填充，则会抛出此异常创建 KeyFactory 对象，例如，如果传递的是 RSA/ECB/PKCS1Padding 而不是 RSA getInstance()。相反，在实例化Cipher对象时应指定填充，例如应传递RSA/ECB/PKCS1Padding而不是RSA。如果此处仅指定算法，则将使用依赖于提供者的默认值进行填充，这是应该避免的。请注意，PKCS1Padding 表示 PKCS#1 v1.5 填充，与 C# 代码中使用的 OAEP 不对应。