Java加密技术（八）

    本篇的主要内容为Java证书体系的实现。

请大家在阅读本篇内容时先阅读 Java加密技术（四），预先了解RSA加密算法。

在构建Java代码实现前，我们需要完成证书的制作。
1.生成keyStroe文件
在命令行下执行以下命令：

keytool -genkey -validity 36000 -alias www.zlex.org -keyalg RSA -keystore d:/zlex.keystore

其中
-genkey表示生成密钥
-validity指定证书有效期，这里是36000天
-alias指定别名，这里是www.zlex.org
-keyalg指定算法，这里是RSA
-keystore指定存储位置，这里是d:/zlex.keystore

在这里我使用的密码为 123456

控制台输出：

输入keystore密码：再次输入新密码:您的名字与姓氏是什么？  [Unknown]：  www.zlex.org您的组织单位名称是什么？  [Unknown]：  zlex您的组织名称是什么？  [Unknown]：  zlex您所在的城市或区域名称是什么？  [Unknown]：  BJ您所在的州或省份名称是什么？  [Unknown]：  BJ该单位的两字母国家代码是什么  [Unknown]：  CNCN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？  [否]：  Y输入<tomcat>的主密码        （如果和 keystore 密码相同，按回车）：再次输入新密码:

这时，在D盘下会生成一个zlex.keystore的文件。

2.生成自签名证书
光有keyStore文件是不够的，还需要证书文件，证书才是直接提供给外界使用的公钥凭证。
导出证书：

keytool -export -keystore d:/zlex.keystore -alias www.zlex.org -file d:/zlex.cer -rfc

其中
-export指定为导出操作
-keystore指定keystore文件
-alias指定导出keystore文件中的别名
-file指向导出路径
-rfc以文本格式输出，也就是以BASE64编码输出
这里的密码是 123456

控制台输出：

输入keystore密码：保存在文件中的认证 <d:/zlex.cer>

当然，使用方是需要导入证书的！
可以通过自签名证书完成CAS单点登录系统的构建！

Ok，准备工作完成，开始Java实现！

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一）

import java.io.FileInputStream;import java.security.KeyStore;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.Signature;import java.security.cert.Certificate;import java.security.cert.CertificateFactory;import java.security.cert.X509Certificate;import java.util.Date;import javax.crypto.Cipher;/** * 证书组件 *  * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */public abstract class CertificateCoder extends Coder {/** * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE */public static final String KEY_STORE = "JKS";public static final String X509 = "X.509";/** * 由KeyStore获得私钥 *  * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias,String password) throws Exception {KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());return key;}/** * 由Certificate获得公钥 *  * @param certificatePath * @return * @throws Exception */private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)throws Exception {Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);PublicKey key = certificate.getPublicKey();return key;}/** * 获得Certificate *  * @param certificatePath * @return * @throws Exception */private static Certificate getCertificate(String certificatePath)throws Exception {CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance(X509);FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);in.close();return certificate;}/** * 获得Certificate *  * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,String alias, String password) throws Exception {KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);return certificate;}/** * 获得KeyStore *  * @param keyStorePath * @param password * @return * @throws Exception */private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)throws Exception {FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);ks.load(is, password.toCharArray());is.close();return ks;}/** * 私钥加密 *  * @param data * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,String alias, String password) throws Exception {// 取得私钥PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);// 对数据加密Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 私钥解密 *  * @param data * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,String alias, String password) throws Exception {// 取得私钥PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);// 对数据加密Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 公钥加密 *  * @param data * @param certificatePath * @return * @throws Exception */public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)throws Exception {// 取得公钥PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);// 对数据加密Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 公钥解密 *  * @param data * @param certificatePath * @return * @throws Exception */public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)throws Exception {// 取得公钥PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);// 对数据加密Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);return cipher.doFinal(data);}/** * 验证Certificate *  * @param certificatePath * @return */public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);}/** * 验证Certificate是否过期或无效 *  * @param date * @param certificatePath * @return */public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {boolean status = true;try {// 取得证书Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);// 验证证书是否过期或无效status = verifyCertificate(date, certificate);} catch (Exception e) {status = false;}return status;}/** * 验证证书是否过期或无效 *  * @param date * @param certificate * @return */private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {boolean status = true;try {X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;x509Certificate.checkValidity(date);} catch (Exception e) {status = false;}return status;}/** * 签名 *  * @param keyStorePath * @param alias * @param password *  * @return * @throws Exception */public static String sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,String password) throws Exception {// 获得证书X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(keyStorePath, alias, password);// 获取私钥KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);// 取得私钥PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());// 构建签名Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());signature.initSign(privateKey);signature.update(sign);return encryptBASE64(signature.sign());}/** * 验证签名 *  * @param data * @param sign * @param certificatePath * @return * @throws Exception */public static boolean verify(byte[] data, String sign,String certificatePath) throws Exception {// 获得证书X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);// 获得公钥PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();// 构建签名Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());signature.initVerify(publicKey);signature.update(data);return signature.verify(decryptBASE64(sign));}/** * 验证Certificate *  * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return */public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,String alias, String password) {boolean status = true;try {Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias,password);status = verifyCertificate(date, certificate);} catch (Exception e) {status = false;}return status;}/** * 验证Certificate *  * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return */public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias,String password) {return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password);}}

再给出一个测试类：

import static org.junit.Assert.*;import org.junit.Test;/** *  * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */public class CertificateCoderTest {private String password = "123456";private String alias = "www.zlex.org";private String certificatePath = "d:/zlex.cer";private String keyStorePath = "d:/zlex.keystore";@Testpublic void test() throws Exception {System.err.println("公钥加密——私钥解密");String inputStr = "Ceritifcate";byte[] data = inputStr.getBytes();byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,certificatePath);byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,keyStorePath, alias, password);String outputStr = new String(decrypt);System.err.println("加密前: " + inputStr + "/n/r" + "解密后: " + outputStr);// 验证数据一致assertArrayEquals(data, decrypt);// 验证证书有效assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));}@Testpublic void testSign() throws Exception {System.err.println("私钥加密——公钥解密");String inputStr = "sign";byte[] data = inputStr.getBytes();byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,keyStorePath, alias, password);byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,certificatePath);String outputStr = new String(decodedData);System.err.println("加密前: " + inputStr + "/n/r" + "解密后: " + outputStr);assertEquals(inputStr, outputStr);System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");// 产生签名String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,password);System.err.println("签名:/r" + sign);// 验证签名boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,certificatePath);System.err.println("状态:/r" + status);assertTrue(status);}}

控制台输出：

公钥加密——私钥解密加密前: Ceritificate解密后: Ceritificate私钥加密——公钥解密加密前: sign解密后: sign私钥签名——公钥验证签名签名:pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI76F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuMOfvX0e7/wplxLbySaKQ=状态:true

由此完成了证书验证体系！

同样，我们可以对代码做签名——代码签名！
通过工具JarSigner可以完成代码签名。
这里我们对tools.jar做代码签名，命令如下：

jarsigner -storetype jks -keystore zlex.keystore -verbose tools.jar www.zlex.org

控制台输出：

输入密钥库的口令短语： 正在更新： META-INF/WWW_ZLEX.SF 正在更新： META-INF/WWW_ZLEX.RSA  正在签名： org/zlex/security/Security.class  正在签名： org/zlex/tool/Main$1.class  正在签名： org/zlex/tool/Main$2.class  正在签名： org/zlex/tool/Main.class警告：签名者证书将在六个月内过期。

此时，我们可以对签名后的jar做验证！
验证tools.jar，命令如下：

jarsigner -verify -verbose -certs tools.jar

控制台输出：

         402 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/MANIFEST.MF         532 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.SF         889 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.RSAsm       590 Wed Dec 10 13:03:42 CST 2008 org/zlex/security/Security.class      X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN      [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]sm       705 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$1.class      X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN      [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]sm       779 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$2.class      X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN      [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]sm     12672 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main.class      X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN      [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]  s = 已验证签名  m = 在清单中列出条目  k = 在密钥库中至少找到了一个证书  i = 在身份作用域内至少找到了一个证书jar 已验证。警告：此 jar 包含签名者证书将在六个月内过期的条目。

代码签名认证的用途主要是对发布的软件做验证，支持 Sun Java .jar (Java Applet) 文件(J2SE)和 J2ME MIDlet Suite 文件。


相关链接：
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