本文主要談一下密碼學中的加密和數字簽名,以及其在java中如何進行使用。對密碼學有興趣的夥伴,推薦看Bruce Schneier的著作:Applied Crypotography。在jdk1.5的發行版本中安全性方面有了很大的改進,也提供了對RSA算法的直接支持,現在我們從實例入手解決問題(本文僅是作爲簡單介紹):
一、密碼學上常用的概念
/**
*MessageDigestExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.MessageDigest;
/**
*單一的消息摘要算法,不使用密碼.可以用來對明文消息(如:密碼)隱藏保存
*/
public class MessageDigestExample{
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length!=1){
System.err.println("Usage:java MessageDigestExample text");
System.exit(1);
}
byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
//使用getInstance("算法")來獲得消息摘要,這裏使用SHA-1的160位算法
MessageDigest messageDigest=MessageDigest.getInstance("SHA-1");
System.out.println(" "+messageDigest.getProvider().getInfo());
//開始使用算法
messageDigest.update(plainText);
System.out.println(" Digest:");
//輸出算法運算結果
System.out.println(new String(messageDigest.digest(),"UTF8"));
}
}
還可以通過消息認證碼來進行加密實現,javax.crypto.Mac提供了一個解決方案,有興趣者可以參考相關API文檔,本文只是簡單介紹什麼是摘要算法。
2)私鑰加密:
這種最好理解,使用對稱算法。比如:A用一個密鑰對一個文件加密,而B讀取這個文件的話,則需要和A一樣的密鑰,雙方共享一個私鑰(而在web環境下,私鑰在傳遞時容易被偵聽):
使用私鑰加密的話,首先需要一個密鑰,可用javax.crypto.KeyGenerator產生一個密鑰(java.security.Key),然後傳遞給一個加密工具(javax.crypto.Cipher),該工具再使用相應的算法來進行加密,主要對稱算法有:DES(實際密鑰只用到56位),AES(支持三種密鑰長度:128、192、256位),通常首先128位,其他的還有DESede等,jdk1.5種也提供了對對稱算法的支持,以下例子使用AES算法來加密:
/**
*PrivateExmaple.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import java.security.Key;
/**
*私鈅加密,保證消息機密性
*/
public class PrivateExample{
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length!=1){
System.err.println("Usage:java PrivateExample ");
System.exit(1);
}
byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
//通過KeyGenerator形成一個key
System.out.println(" Start generate AES key");
KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("AES");
keyGen.init(128);
Key key=keyGen.generateKey();
System.out.println("Finish generating DES key");
//獲得一個私鈅加密類Cipher,ECB是加密方式,PKCS5Padding是填充方法
Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
System.out.println(" "+cipher.getProvider().getInfo());
//使用私鈅加密
System.out.println(" Start encryption:");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);
System.out.println("Finish encryption:");
System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));
System.out.println(" Start decryption:");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);
System.out.println("Finish decryption:");
System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));
}
}
3)公鑰加密:
/**
*PublicExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.Key;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.KeyPair;
/**
*一個簡單的公鈅加密例子,Cipher類使用KeyPairGenerator生成的公鈅和私鈅
*/
public class PublicExample{
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length!=1){
System.err.println("Usage:java PublicExample ");
System.exit(1);
}
byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
//構成一個RSA密鑰
System.out.println(" Start generating RSA key");
KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(1024);
KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();
System.out.println("Finish generating RSA key");
//獲得一個RSA的Cipher類,使用公鈅加密
Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
System.out.println(" "+cipher.getProvider().getInfo());
System.out.println(" Start encryption");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key.getPublic());
byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);
System.out.println("Finish encryption:");
System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));
//使用私鈅解密
System.out.println(" Start decryption");
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key.getPrivate());
byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);
System.out.println("Finish decryption:");
System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));
}
}
4)數字簽名:
/**
*DigitalSignature2Example.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.Signature;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.KeyPair;
import java.security.SignatureException;
/**
*數字簽名,使用RSA私鑰對對消息摘要簽名,然後使用公鈅驗證 測試
*/
public class DigitalSignature2Example{
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length!=1){
System.err.println("Usage:java DigitalSignature2Example ");
System.exit(1);
}
byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
//形成RSA公鑰對
System.out.println(" Start generating RSA key");
KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(1024);
KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();
System.out.println("Finish generating RSA key");
//使用私鈅簽名
Signature sig=Signature.getInstance("SHA1WithRSA");
sig.initSign(key.getPrivate());
sig.update(plainText);
byte[] signature=sig.sign();
System.out.println(sig.getProvider().getInfo());
System.out.println(" Signature:");
System.out.println(new String(signature,"UTF8"));
//使用公鈅驗證
System.out.println(" Start signature verification");
sig.initVerify(key.getPublic());
sig.update(plainText);
try{
if(sig.verify(signature)){
System.out.println("Signature verified");
}else System.out.println("Signature failed");
}catch(SignatureException e){
System.out.println("Signature failed");
}
}
}
數字證書:它將一個身份標識連同公鑰一起進行封裝,並由稱爲認證中心或 CA 的第三方進行數字簽名。
密鑰庫:java平臺爲你提供了密鑰庫,用作密鑰和證書的資源庫。從物理上講,密鑰庫是缺省名稱爲 .keystore 的文件(有一個選項使它成爲加密文件)。密鑰和證書可以擁有名稱(稱爲別名),每個別名都由唯一的密碼保護。密鑰庫本身也受密碼保護;您可以選擇讓每個別名密碼與主密鑰庫密碼匹配。
使用工具keytool,我們來做一件自我認證的事情吧(相信我的認證):
1、創建密鑰庫keytool -genkey -v -alias feiUserKey -keyalg RSA 默認在自己的home目錄下(windows系統是c:documents and settings<你的用戶名> 目錄下的.keystore文件),創建我們用 RSA 算法生成別名爲 feiUserKey 的自簽名的證書,如果使用了-keystore mm 就在當前目錄下創建一個密鑰庫mm文件來保存密鑰和證書。
2、查看證書:keytool -list 列舉了密鑰庫的所有的證書
也可以在dos下輸入keytool -help查看幫助。
/**
*DigitalSignature2Example.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.Signature;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.KeyPair;
import java.security.SignatureException;
/**
*數字簽名,使用RSA私鑰對對消息摘要簽名,然後使用公鈅驗證 測試
*/
public class DigitalSignature2Example{
public static void main(String[] args) throws Exception{
if(args.length!=1){
System.err.println("Usage:java DigitalSignature2Example ");
System.exit(1);
}
byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
//形成RSA公鑰對
System.out.println(" Start generating RSA key");
KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyGen.initialize(1024);
KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();
System.out.println("Finish generating RSA key");
//使用私鈅簽名
Signature sig=Signature.getInstance("SHA1WithRSA");
sig.initSign(key.getPrivate());
sig.update(plainText);
byte[] signature=sig.sign();
System.out.println(sig.getProvider().getInfo());
System.out.println(" Signature:");
System.out.println(new String(signature,"UTF8"));
//使用公鈅驗證
System.out.println(" Start signature verification");
sig.initVerify(key.getPublic());
sig.update(plainText);
try{
if(sig.verify(signature)){
System.out.println("Signature verified");
}else System.out.println("Signature failed");
}catch(SignatureException e){
System.out.println("Signature failed");
}
}
}
5)數字證書。
數字證書:它將一個身份標識連同公鑰一起進行封裝,並由稱爲認證中心或 CA 的第三方進行數字簽名。
密鑰庫:java平臺爲你提供了密鑰庫,用作密鑰和證書的資源庫。從物理上講,密鑰庫是缺省名稱爲 .keystore 的文件(有一個選項使它成爲加密文件)。密鑰和證書可以擁有名稱(稱爲別名),每個別名都由唯一的密碼保護。密鑰庫本身也受密碼保護;您可以選擇讓每個別名密碼與主密鑰庫密碼匹配。
使用工具keytool,我們來做一件自我認證的事情吧(相信我的認證):
1、創建密鑰庫keytool