数字签名算法RSA

文章转自：http://blog.csdn.net/kongqz/article/details/6305548

一、概述

1、数字签名算法可以看做是一个带有密钥的消息摘要算法，并且这个密钥包括了公钥和私钥。他是非对称加密算法和消息摘要算法的结合体

2、数字签名算法是公钥基础设施（PKI），以及许多网络安全机制的基础

3、数字签名算法有抗否认的作用

4、遵循“私钥签名，公钥验证”规则

5、常见的数字签名算法有RSA/DSA/ECDSA

6、java6支持实现了DSA算法、部分RSA算法需要bouncycastle支持，最牛的ECDSA算法（微软用来做操作系统序列号的那个）完全需要Bouncycastle支持

二、模型分析

1、甲方构造密钥对（公钥+私钥），公布公钥给乙方

2、甲方使用私钥对数据进行签名，然后将“签名+数据” 发送给乙方

3、乙方使用公钥+数字签名 验证数据

 

三、代码分析

package com.pptv.activityapi.util.rsa;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;import java.security.*;import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;import java.security.interfaces.RSAPublicKey;import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;import java.util.HashMap;import java.util.Map;/** * 经典的数字签名算法RSA * 数字签名 * @author kongqz * */public class RSACoder {    //数字签名，密钥算法    public static final String KEY_ALGORITHM="RSA";    /**     * 数字签名     * 签名/验证算法     * */    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM="MD5withRSA";    /**     * RSA密钥长度，RSA算法的默认密钥长度是1024     * 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间     * */    private static final int KEY_SIZE=512;    //公钥    private static final String PUBLIC_KEY="RSAPublicKey";    //私钥    private static final String PRIVATE_KEY="RSAPrivateKey";    /**     * 初始化密钥对     * @return Map 甲方密钥的Map     * */    public static Map<String,Object> initKey() throws Exception{        //实例化密钥生成器        KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);        //初始化密钥生成器        keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);        //生成密钥对        KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair();        //甲方公钥        RSAPublicKey publicKey=(RSAPublicKey) keyPair.getPublic();        //甲方私钥        RSAPrivateKey privateKey=(RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();        //将密钥存储在map中        Map<String,Object> keyMap=new HashMap<String,Object>();        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);        return keyMap;    }    /**     * 签名     * @param data 待签名数据     * @param privateKey 密钥     * @return byte[] 数字签名     * */    public static byte[] sign(byte[] data,byte[] privateKey) throws Exception{        //取得私钥        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);        KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);        //生成私钥        PrivateKey priKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);        //实例化Signature        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);        //初始化Signature        signature.initSign(priKey);        //更新        signature.update(data);        return signature.sign();    }    /**     * 校验数字签名     * @param data 待校验数据     * @param publicKey 公钥     * @param sign 数字签名     * @return boolean 校验成功返回true，失败返回false     * */    public static boolean verify(byte[] data,byte[] publicKey,byte[] sign) throws Exception{        //转换公钥材料        //实例化密钥工厂        KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);        //初始化公钥        //密钥材料转换        X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(publicKey);        //产生公钥        PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);        //实例化Signature        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);        //初始化Signature        signature.initVerify(pubKey);        //更新        signature.update(data);        //验证        return signature.verify(sign);    }    /**     * 取得私钥     * @param keyMap 密钥map     * @return byte[] 私钥     * */    public static byte[] getPrivateKey(Map<String,Object> keyMap){        Key key=(Key)keyMap.get(PRIVATE_KEY);        return key.getEncoded();    }    /**     * 取得公钥     * @param keyMap 密钥map     * @return byte[] 公钥     * */    public static byte[] getPublicKey(Map<String,Object> keyMap) throws Exception{        Key key=(Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);        return key.getEncoded();    }    /**     * @param args     * @throws Exception     */    public static void main(String[] args) throws Exception {        //初始化密钥        //生成密钥对        Map<String,Object> keyMap=RSACoder.initKey();        //公钥        byte[] publicKey=RSACoder.getPublicKey(keyMap);        //私钥        byte[] privateKey=RSACoder.getPrivateKey(keyMap);        System.out.println("公钥：/n"+Base64.encodeBase64String(publicKey));        System.out.println("私钥：/n"+Base64.encodeBase64String(privateKey));        System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============");        String str="RSA数字签名算法";        System.out.println("原文:"+str);        //甲方进行数据的加密        byte[] sign=RSACoder.sign(str.getBytes(), privateKey);        System.out.println("产生签名："+Base64.encodeBase64String(sign));        //验证签名        boolean status=RSACoder.verify(str.getBytes(), publicKey, sign);        System.out.println("状态："+status+"/n/n");    }}

控制台输出：  公钥：  MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAJXmcnNTaWUnib5uMMQI2VCAq/rCPoFonlGHBVhDatRH  GLEkZ2z/PiT1RxrmBdRxAb50LoNYGUOvOCieOJqU4B8CAwEAAQ==  私钥：  MIIBVQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT8wggE7AgEAAkEAleZyc1NpZSeJvm4wxAjZUICr+sI+  gWieUYcFWENq1EcYsSRnbP8+JPVHGuYF1HEBvnQug1gZQ684KJ44mpTgHwIDAQABAkBUaU3f5YO/  Q7GMe+6YJceCTsMJ1WJvayNkE52N44EAAhkfmbpmhwdcRgo0CnzAsiXdPeB1inynbnv1ornu/AlZ  AiEA/iTqVvxeYFjaYfvi38OxfNNeqpBMiPjv3XlYzEs4vR0CIQCW/qm+3Lv9YpLlqWGipBBrHGfu  yv4spXxiY/mkbh4ZawIhAO14JvOSqsjSHXSS/WHipFSj2H/9h1YxbUf/3AZAf0rNAiA88cTpuIZY  G3VXJSq3Tqkh0nFQvLYipxixTdDxQVD8yQIhAIgXKKDfKeEXdmx3untvAo1zh3//MhVoo3JygBsR  gSYn  ================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============  原文:RSA数字签名算法  产生签名：dxlBzv3voS7YDaaNCrUaIw7ITfHHDrdfwry9d5gSbMhKPWWfBecx0jA8jPmRuYQW2iViCDHUs3n7  Smu3VZDuZw==  状态：true  

四、总结

1、签名算法对非对称加密算法RSA的公钥私钥的使用是核心，配合信息摘要算法完成签名操作。其实签名看起来就是信息的摘要而已

2、密钥处理方面和非对称加密算法无异，只是将加密、解密换成签名、验证

3、RSA的数字签名算法的密钥实现与RSA加密算法一致。所以签名算法可以分为MD系列和SHA系列