Java数字证书对文件、加密、解密、签名、校验签名

本文中的Base64Utils.java在其他随笔中已经贴出。Java证书生成命令如下，不做过多解释，可先到网上查询下资料，本文仅提供工具类代码：
把生成的密钥库和证书都放到类的同包下。

keytool -validity 365 -genkey -v -alias www.asdc.com.cn -keyalg RSA -keystore D:\key\asdc.keystore -dname "CN=172.25.67.98,OU=stos,O=asdc,L=Haidian,ST=Beijing,c=cn" -storepass 123456 -keypass 123456

keytool -export -v -alias www.asdc.com.cn -keystore D:\key\asdc.keystore -storepass 123456 -rfc-file D:\key\asdc.cer

CertificateUtils.java

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
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;


public class CertificateUtils {

 
 public static final String KEY_STORE = "JKS";

 public static final String X509 = "X.509";

 
 private static final int CACHE_SIZE = 2048;

 
 private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;

 
 private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;

 
 private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath, password);
 PrivateKey privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(alias, password.toCharArray());
 return privateKey;
 }

 
 private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)
 throws Exception {
 FileInputStream in = new FileInputStream(keyStorePath);
 KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);
 keyStore.load(in, password.toCharArray());
 in.close();
 return keyStore;
 }

 
 private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)
 throws Exception {
 Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);
 PublicKey publicKey = certificate.getPublicKey();
 return publicKey;
 }

 
 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;
 }

 
 private static Certificate getCertificate(String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath, password);
 Certificate certificate = keyStore.getCertificate(alias);
 return certificate;
 }

 
 public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
 int inputLen = data.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 对数据分段加密
 while (inputLen - offSet > 0) {
 if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
 cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
 } else {
 cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
 }
 out.write(cache, 0, cache.length);
 i++;
 offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
 }
 byte[] encryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return encryptedData;
 }

 
 public static byte[] encryptFileByPrivateKey(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 byte[] data = fileToByte(filePath);
 return encryptByPrivateKey(data, keyStorePath, alias, password);
 }

 
 public static void encryptFileByPrivateKey(String srcFilePath, String destFilePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
 File srcFile = new File(srcFilePath);
 FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
 File destFile = new File(destFilePath);
 if (!destFile.getParentFile().exists()) {
 destFile.getParentFile().mkdirs();
 }
 destFile.createNewFile();
 OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
 byte[] data = new byte[MAX_ENCRYPT_BLOCK];
 byte[] encryptedData; // 加密块
 while (in.read(data) != -1) {
 encryptedData = cipher.doFinal(data);
 out.write(encryptedData, 0, encryptedData.length);
 out.flush();
 }
 out.close();
 in.close();
 }

 
 public static String encryptFileToBase64ByPrivateKey(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 byte[] encryptedData = encryptFileByPrivateKey(filePath, keyStorePath, alias, password);
 return Base64Utils.encode(encryptedData);
 }

 
 public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encryptedData, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
 // 解密byte数组最大长度限制: 128
 int inputLen = encryptedData.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 对数据分段解密
 while (inputLen - offSet > 0) {
 if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
 cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
 } else {
 cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
 }
 out.write(cache, 0, cache.length);
 i++;
 offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
 }
 byte[] decryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return decryptedData;
 }

 
 public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)
 throws Exception {
 // 取得公钥
 PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
 int inputLen = data.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 对数据分段加密
 while (inputLen - offSet > 0) {
 if (inputLen - offSet > MAX_ENCRYPT_BLOCK) {
 cache = cipher.doFinal(data, offSet, MAX_ENCRYPT_BLOCK);
 } else {
 cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
 }
 out.write(cache, 0, cache.length);
 i++;
 offSet = i * MAX_ENCRYPT_BLOCK;
 }
 byte[] encryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return encryptedData;
 }

 
 public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] encryptedData, String certificatePath)
 throws Exception {
 PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
 int inputLen = encryptedData.length;
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
 int offSet = 0;
 byte[] cache;
 int i = 0;
 // 对数据分段解密
 while (inputLen - offSet > 0) {
 if (inputLen - offSet > MAX_DECRYPT_BLOCK) {
 cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, MAX_DECRYPT_BLOCK);
 } else {
 cache = cipher.doFinal(encryptedData, offSet, inputLen - offSet);
 }
 out.write(cache, 0, cache.length);
 i++;
 offSet = i * MAX_DECRYPT_BLOCK;
 }
 byte[] decryptedData = out.toByteArray();
 out.close();
 return decryptedData;
 }

 
 public static void decryptFileByPublicKey(String srcFilePath, String destFilePath, String certificatePath)
 throws Exception {
 PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
 Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
 File srcFile = new File(srcFilePath);
 FileInputStream in = new FileInputStream(srcFile);
 File destFile = new File(destFilePath);
 if (!destFile.getParentFile().exists()) {
 destFile.getParentFile().mkdirs();
 }
 destFile.createNewFile();
 OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
 byte[] data = new byte[MAX_DECRYPT_BLOCK];
 byte[] decryptedData; // 解密块
 while (in.read(data) != -1) {
 decryptedData = cipher.doFinal(data);
 out.write(decryptedData, 0, decryptedData.length);
 out.flush();
 }
 out.close();
 in.close();
 }

 
 public static byte[] sign(byte[] data, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 // 获得证书
 X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(keyStorePath, alias, password);
 // 获取私钥
 KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath, password);
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(alias, password.toCharArray());
 // 构建签名
 Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());
 signature.initSign(privateKey);
 signature.update(data);
 return signature.sign();
 }

 
 public static String signToBase64(byte[] data, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 return Base64Utils.encode(sign(data, keyStorePath, alias, password));
 }

 
 public static String signFileToBase64WithEncrypt(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 byte[] encryptedData = encryptFileByPrivateKey(filePath, keyStorePath, alias, password);
 return signToBase64(encryptedData, keyStorePath, alias, password);
 }

 
 @Deprecated
 public static byte[] signFile(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 byte[] sign = new byte[0];
 // 获得证书
 X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(keyStorePath, alias, password);
 // 获取私钥
 KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath, password);
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(alias, password.toCharArray());
 // 构建签名
 Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());
 signature.initSign(privateKey);
 File file = new File(filePath);
 if (file.exists()) {
 FileInputStream in = new FileInputStream(file);
 FileChannel fileChannel = in.getChannel();
 MappedByteBuffer byteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length());
 signature.update(byteBuffer);
 fileChannel.close();
 in.close();
 sign = signature.sign();
 }
 return sign;
 }

 
 public static byte[] generateFileSign(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 byte[] sign = new byte[0];
 // 获得证书
 X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(keyStorePath, alias, password);
 // 获取私钥
 KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath, password);
 // 取得私钥
 PrivateKey privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(alias, password.toCharArray());
 // 构建签名
 Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());
 signature.initSign(privateKey);
 File file = new File(filePath);
 if (file.exists()) {
 FileInputStream in = new FileInputStream(file);
 byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
 int nRead = 0;
 while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
 signature.update(cache, 0, nRead);
 }
 in.close();
 sign = signature.sign();
 }
 return sign;
 }

 
 public static String signFileToBase64(String filePath, String keyStorePath, String alias, String password)
 throws Exception {
 return Base64Utils.encode(generateFileSign(filePath, keyStorePath, alias, password));
 }

 
 public static boolean verifySign(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(Base64Utils.decode(sign));
 }

 
 @Deprecated
 public static boolean verifyFileSign(String filePath, String sign, String certificatePath)
 throws Exception {
 boolean result = false;
 // 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);
 File file = new File(filePath);
 if (file.exists()) {
 byte[] decodedSign = Base64Utils.decode(sign);
 FileInputStream in = new FileInputStream(file);
 FileChannel fileChannel = in.getChannel();
 MappedByteBuffer byteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length());
 signature.update(byteBuffer);
 in.close();
 result = signature.verify(decodedSign);
 }
 return result;
 }

 
 public static boolean validateFileSign(String filePath, String sign, String certificatePath)
 throws Exception {
 boolean result = false;
 // 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);
 File file = new File(filePath);
 if (file.exists()) {
 byte[] decodedSign = Base64Utils.decode(sign);
 FileInputStream in = new FileInputStream(file);
 byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
 int nRead = 0;
 while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
 signature.update(cache, 0, nRead);
 }
 in.close();
 result = signature.verify(decodedSign);
 }
 return result;
 }

 
 public static boolean verifyBase64Sign(String base64String, String sign, String certificatePath)
 throws Exception {
 byte[] data = Base64Utils.decode(base64String);
 return verifySign(data, sign, certificatePath);
 }

 
 public static boolean verifyBase64SignWithDecrypt(String base64String, String sign, String certificatePath)
 throws Exception {
 byte[] encryptedData = Base64Utils.decode(base64String);
 byte[] data = decryptByPublicKey(encryptedData, certificatePath);
 return verifySign(data, sign, certificatePath);
 }

 
 public static boolean verifyFileSignWithDecrypt(String encryptedFilePath, String sign, String certificatePath)
 throws Exception {
 byte[] encryptedData = fileToByte(encryptedFilePath);
 byte[] data = decryptByPublicKey(encryptedData, certificatePath);
 return verifySign(data, sign, certificatePath);
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(Certificate certificate) {
 return verifyCertificate(new Date(), certificate);
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {
 boolean isValid = true;
 try {
 X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;
 x509Certificate.checkValidity(date);
 } catch (Exception e) {
 isValid = false;
 }
 return isValid;
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {
 Certificate certificate;
 try {
 certificate = getCertificate(certificatePath);
 return verifyCertificate(certificate);
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 return false;
 }
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath, String alias, String password) {
 Certificate certificate;
 try {
 certificate = getCertificate(keyStorePath, alias, password);
 return verifyCertificate(certificate);
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 return false;
 }
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias, String password) {
 return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password);
 }

 
 public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {
 return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);
 }

 
 public static byte[] fileToByte(String filePath) throws Exception {
 byte[] data = new byte[0];
 File file = new File(filePath);
 if (file.exists()) {
 FileInputStream in = new FileInputStream(file);
 ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(2048);
 byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
 int nRead = 0;
 while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
 out.write(cache, 0, nRead);
 out.flush();
 }
 out.close();
 in.close();
 data = out.toByteArray();
 }
 return data;
 }

 
 public static void byteArrayToFile(byte[] bytes, String filePath) throws Exception {
 InputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
 File destFile = new File(filePath);
 if (!destFile.getParentFile().exists()) {
 destFile.getParentFile().mkdirs();
 }
 destFile.createNewFile();
 OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
 byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
 int nRead = 0;
 while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
 out.write(cache, 0, nRead);
 out.flush();
 }
 out.close();
 in.close();
 }

 }