[JAVA] RSA 방식을 이용한 전자 서명

목차

1. RSA 방식이란
2. 공개키와 비밀키
3. 구현 방식
4. Java를 이용한 전자서명

1. RSA 방식이란

• 공개키와 개인키를 이용한 대표적인 암호화 방식이다.
• 전자 서명이 가능한 최초의 알고리즘이다.
• AES와 DES와 같은 대칭키 암호화 방식의 문제점인 키의 노출 문제를 해결한다.
• Kerckhoff가 만든 암호화 알고리즘이다.

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2. 공개키와 비밀키

1. 공개키 (Public Key)
   : 누구에게나 공개될 수 있으며 메시지를 보내는 발신자는 공개키를 통해 정보를 암호화한다.
2. 비밀키 (Private Key)
   : 수신자는 비밀키를 암호화된 메시지를 복호화하는데 사용한다. 외부에 노출되지 않도록 안전하게 보관해야 한다.

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3. 구현방식

• 구현 방식은 Client가 (로그인 시도자)가 평문을 비밀키를 가지고 암호화한 후 공개키를 DB에 저장하고 있는 서버는 사용자 정보 중 공개키를 조회할 수 있는 값으로 공개키를 조회 후 맞는 공개키가 맞는지 확인한다.

1. 비밀키(Private Key)로 평문(Plain Text)를 암호화한다.
2. 서버에 보낼 데이터에 공개키 조회 유일한 값과 암호화된 signText 문자열을 날린다.
3. 서버에서는 받은 공개키 조회를 유일한 값으로 DB에서 공개키(Public Key)를 조회한다.
4. 암호화된 signText와 공개키를 이용해 쌍인 비밀키로 암화되었는지 검증(Verify)한다.
5. 공개키와 맞는 비밀키로 암호화된 평문이면 true, 아니면 false다.

 

 

 

4. Java를 이용한 전자서명

package daemon;

import javax.crypto.Cipher;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.HashMap;

public class RSA {
    static final int KEY_SIZE = 2048;
    static String publicKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAjNw0K5CD6vrhJfZouF8e+vBE6/oYLa43ntnl1Sz/jI2DaaggWem2KNnHoyu2Y+qn2ncBdWvp3eX2cTVRreZo9kJPtNQLQWDTrM6eum61fsBv9O5aKMarpaBisqk+zazeSZojJFkgpF20382ZQN4NkXlxopt04f8M7XnSMzHEUhlc6MBffYsoJALxv34E71/L3mJbcDGbHr3QdW/pzrOr8DEQ9z+UmBAPxCH1wKkKfSal5lcJAM8vtBLgXjReEQH8Tp6nwDWEZYgKoyQK0hD+bclE8UUeE0IeNITNaL3774mMruHF7f+7nIH0iaMBvLwR4CPo7YHG9FLPQV9ehyb7hQIDAQAB";
    static String privateKey = "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";
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("만들어진 공개키:" + publicKey);
        System.out.println("만들어진 개인키:" + privateKey);

        String plainText = "플레인 텍스트";
        System.out.println("평문: " + plainText);
        String encryptedText = encode(plainText, publicKey);
        System.out.println("암호화: " + encryptedText);
        String decryptedText = decode(encryptedText, privateKey);
        System.out.println("복호화: " + decryptedText);
        String signText = sign(plainText,privateKey);
        System.out.println("서명: "+signText);
        boolean result = verifySignarue(plainText, signText, publicKey);
        System.out.println("인증: " + result);
    }

    /**
     * 암호화
     */
    static String encode(String plainData, String stringPublicKey) {
        String encryptedData = null;
        try {
            //평문으로 전달받은 공개키를 공개키객체로 만드는 과정
            PublicKey publicKey =  getPublicKey(stringPublicKey);
            //만들어진 공개키객체를 기반으로 암호화모드로 설정하는 과정
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            //평문을 암호화하는 과정
            byte[] byteEncryptedData = cipher.doFinal(plainData.getBytes());
            encryptedData = Base64.getEncoder().encodeToString(byteEncryptedData);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return encryptedData;
    }
    /**
     * 복호화
     */
    static String decode(String encryptedData, String stringPrivateKey) {
        String decryptedData = null;
        try {
            //평문으로 전달받은 개인키를 개인키객체로 만드는 과정
            PrivateKey privateKey = getPrivateKey(stringPrivateKey);
            //만들어진 개인키객체를 기반으로 암호화모드로 설정하는 과정
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            //암호문을 평문화하는 과정
            byte[] byteEncryptedData = Base64.getDecoder().decode(encryptedData.getBytes());
            byte[] byteDecryptedData = cipher.doFinal(byteEncryptedData);
            decryptedData = new String(byteDecryptedData);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return decryptedData;
    }

    static PublicKey getPublicKey (String stringPublicKey) {
        PublicKey publicKey = null;
        try {
            //평문으로 전달받은 공개키를 공개키객체로 만드는 과정
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            byte[] bytePublicKey = Base64.getDecoder().decode(stringPublicKey.getBytes());
            X509EncodedKeySpec publicKeySpec = new X509EncodedKeySpec(bytePublicKey);
            publicKey = keyFactory.generatePublic(publicKeySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return publicKey;
    }
    static PrivateKey getPrivateKey (String stringPrivateKey) {
        PrivateKey privateKey = null;
        try {
            //평문으로 전달받은 개인키를 개인키객체로 만드는 과정
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            byte[] bytePrivateKey = Base64.getDecoder().decode(stringPrivateKey.getBytes());
            PKCS8EncodedKeySpec privateKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(bytePrivateKey);
            privateKey = keyFactory.generatePrivate(privateKeySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return privateKey;
    }
    public static String sign(String plainText,String strPrivateKey) {
        try {
            PrivateKey privateKey = getPrivateKey(strPrivateKey);
            Signature privateSignature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
            privateSignature.initSign(privateKey);
            privateSignature.update(plainText.getBytes("UTF-8"));
            byte[] signature = privateSignature.sign();
            return Base64.getEncoder().encodeToString(signature);
        } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException | UnsupportedEncodingException | SignatureException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
    public static boolean verifySignarue(String plainText, String signature, String strPublicKey) {
        Signature sig;
        try {
            PublicKey publicKey = getPublicKey(strPublicKey);
            sig = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
            sig.initVerify(publicKey);
            sig.update(plainText.getBytes());
            if (!sig.verify(Base64.getDecoder().decode(signature)));
        } catch (NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException | SignatureException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        return true;
    }
}

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