Java RSA加密不可重复？

Question

我在使用 RSA 公钥加密时遇到了问题。以下是重现该问题的示例 JUnit 代码：

public class CryptoTests {

private static KeyPair keys;

@BeforeClass
public static void init() throws NoSuchAlgorithmException{
    KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    SecureRandom random = CryptoUtils.getSecureRandom();
    keyGen.initialize(2176, random);
    keys = keyGen.generateKeyPair();
}
@Test
public void testRepeatabilityPlainRSAPublic() throws EdrmCryptoException, InvalidKeyException, NoSuchAlgorithmException, NoSuchPaddingException, IllegalBlockSizeException, BadPaddingException{
    byte[] plaintext = new byte [10];
    Random r = new Random();
    r.nextBytes(plaintext);

    Cipher rsa = Cipher.getInstance("RSA");
    rsa.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keys.getPublic());
    byte[] encrypted1 =  rsa.doFinal(plaintext);

    rsa = Cipher.getInstance("RSA");
    rsa.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keys.getPublic());
    byte[] encrypted2 =  rsa.doFinal(plaintext);

    rsa = Cipher.getInstance("RSA");
    rsa.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keys.getPublic());
    byte[] encrypted3 =  rsa.doFinal(plaintext);

    assertArrayEquals(encrypted1, encrypted2);
    assertArrayEquals(encrypted1, encrypted3);
}
}

结果？断言失败。

为什么会出现这种行为？据我从我的加密课程中记得，任何密钥都可以用于加密。然而，这不是这里发生的事情。 我用私钥测试了同样的东西，我得到了一个可重复的输出。

如果出于某种原因，禁止使用公钥进行 RSA 加密，那么为什么我没有收到异常？

我必须做什么才能获得可重复的结果？

附：我的 JDK 是 1.6.0_22，在 Ubuntu 10.10 机器上运行。

Answer 1

我的猜测是它正在应用随机填充，正是为了使其更安全。来自RSA wikipedia page：

由于 RSA 加密是一种确定性加密算法——即没有随机分量——攻击者可以通过在公钥下加密可能的明文并测试它们是否等于密文，从而成功地对密码系统发起选定的明文攻击。如果即使攻击者知道（或已经选择）相应的明文，攻击者也无法将两种加密彼此区分开来，则密码系统被称为语义安全。如上所述，没有填充的 RSA 在语义上是不安全的。

...

为了避免这些问题，实际的 RSA 实现通常会在加密之前将某种形式的结构化随机填充嵌入到值 m 中。这种填充确保 m 不属于不安全的明文范围，并且给定的消息一旦填充，将加密为大量不同的可能密文之一。

Answer 2

您可以通过使用字符串“RSA/ECB/NoPadding”初始化您的密码来确认正在添加随机填充。现在，您应该看到每种情况下的密文都是相同的（尽管由于其他回答者所述的原因，您实际上不应该这样做）。

Answer 3

为 Jon 的回答添加额外的细节：

当您使用Cipher.getInstance("...") 时，您有很多选择，正如您可能已经收集到的那样。 The Standard Algorithm Names 指定这些是什么。

您要求的RSA 默认是PKCS1 下的RSA，引用维基百科文章：

有两种加密方案 和解密：

• RSAES-OAEP：改进的加密/解密方案；基于 最优非对称加密 Mihir 提出的填充方案 Bellare 和 Phillip Rogaway。
• RSAES-PKCS1-v1_5：旧的加密/解密方案优先 在 PKCS#1 的 1.5 版中标准化。

请参阅 RSALab 的 PKCS1 documentation 了解上述填充方案的详细信息。