Java语言的非对称加密的实现

来源：互联网发布：iphone怎么授权软件编辑：程序博客网时间：2024/06/05 07:46

众所周知，互联网上的安全是非常重要的一个课题，如何让我们的软件，通信协议更加安全，是每个程序员都需要思考的问题。
本文主要讨论三种非对称加密的情况。
1.私钥加密-公钥解密
2.公钥加密-私钥解密
3.私钥签名-公钥验证

产生密钥对

无论上述哪种情况，我们都需要产生一个密钥对。

使用Keytool生成

需要借助JDK中自带的keytool来生成。在命令行模式下输入keytool.

这里写图片描述

如果配置正常，应该显示以上内容，如果提示commend not found.那需要把JDK的路径加入到Path中。有不会的同学请自行百度。

我们使用-genkeypair命令。

在命令行中输入：

keytool -genkey -help

这里写图片描述

可以看到这里详细参数的用法。

我们创建一个密钥库（含密钥对)，命令如下：

keytool -genkey -alias blogkey -keyalg RSA -validity 36500 -keystore h:\key\blogkey.keystore

这里写图片描述

-alias 密钥库的别名，用于识别这个密钥库
-keyalg 这里我们使用常见的RSA算法
-validity 有效期，这里我们填了100年
-keystore 生成的文件名

根据系统引导填完内容，我们就创建了一个密钥库。

接下来我们需要导出证书，里面包含公钥。
我们使用-export命令。
这里写图片描述

keytool -export -rfc -alias blogkey -file pubkey.cer -keystore h:\key\blogkey.keystore

我们把导出的证书存为pubkey.cer

到目前为止，我们获取一个blogkey.keystore的密钥库及pubkey.cer的证书，其中blogkey.keystore自用，pubkey.cer转给别人使用。

从keystore中提取privatekey

    private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, String password)            throws Exception {        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");        ks.load(is, password.toCharArray());        is.close();        PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());        return key;    }

在pubkey.cer中获取publickey

    private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)            throws Exception {       CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory                .getInstance("X.509");        FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);        Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);        in.close();        PublicKey key = certificate.getPublicKey();        return key;    }

使用KeyPairGenerator直接生成

        KeyPairGenerator keyPairGenerator =  KeyPairGenerator.getInstance("RSA");          //可支持DiffieHellman (1024)， DSA (1024)，RSA (1024, 2048)        keyPairGenerator.initialize(1024);        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();        PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();        PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();

私钥加密-公钥解密

前面的章节我们获得了privateKey及publicKey, 接下来的事情就简单了。

私钥加密

    private static byte[] encryptByPrivateKey(data[] plainData, PrivateKey privateKey )            throws Exception {        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);        return cipher.doFinal(plainData);    }

公钥解密

public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, PublicKey publicKey )        throws Exception {    Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);    return cipher.doFinal(data);}

公钥加密-私钥解密

公钥加密

  public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] plainData, PublicKey publicKey)            throws Exception {        Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);        return cipher.doFinal(plainData);    }

私钥解密

  public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data,  PrivateKey privateKey ) throws Exception {        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);        return cipher.doFinal(data);    }

私钥签名-公钥验证

私钥签名

利用私钥签名除了私钥之外，我们还需要一个证书，因此如果没有在第一步生成pubkey.cer，这部分是无法实验的。

    public static byte[] 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 (signature.sign());    }  private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,                                              String alias, String password) throws Exception {        KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);        Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);        return certificate;    }

公钥验证

   public static boolean verify(byte[] data, byte[] 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((sign));    }    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;    }

小结

本文讲述了利用公钥和私钥对通信过程的数据进行非对称加密。而在实际应用过程中，由于非对称加密比对称加密更加费CPU，因此，通常都是非对称加密与对称加密相结合。即对称加密使用的密钥通过非对称加密来传递。对于交换密钥，另一个算法叫DH和他的优化算法Oakley，专门用来处理这类任务，有兴趣的同学可以下去了解下。

加密的目的是为了提高破解门槛，要记住一句话，世界没有绝对安全，只有更加安全。

扩展，关于Key的序列化问题

通常，我们的Key是以byte[]的形式进行交换，因此，我们需要把PublicKey/PrivateKey的对象转换为byte[].
在Key的方法有一个getEncoded()能够将其转为byte[].

        byte[] dataprivate = privateKey.getEncoded();        byte[] datapublic = publicKey.getEncoded();

在恢复时，则需要分别处理。
对于私钥，我们有

        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(dataprivate);        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");        PrivateKey privateKey1 = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);

对于公钥，我们有

    X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(datapublic);    keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");    PublicKey publicKey1 = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);

参考文章：

http://snowolf.iteye.com/blog/391931
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/security/StandardNames.html

参考书目：Java加密与解密的艺术

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