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Java加密和数字签名

 2020/4/14 13:06:19  zw7534313  程序员俱乐部  我要评论(0)
  • 摘要:Java加密和数字签名消息摘要这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。主要使用单向散列函数算法,可用于检验消息的完整性,和通过散列密码直接以文本形式保存等,目前广泛使用的算法有MD4、MD5、SHA-1,java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法私钥加密消息摘要只能检查消息的完整性,但是单向的,对明文消息并不能加密,要加密明文的消息的话,就要使用其他的算法,要确保机密性,我们需要使用私钥密码术来交换私有消息。使用私钥加密的话,首先需要一个密钥
  • 标签:Java 数字签名
Java加密和数字签名

消息摘要
这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。主要使用单向散列函数算法
可用于检验消息的完整性,和通过散列密码直接以文本形式保存等,目前广泛使用的算法
有MD4、MD5、SHA-1, java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法

私钥加密
消息摘要只能检查消息的完整性,但是单向的,对明文消息并不能加密,要加密明文的消息的话,
就要使用其他的算法,要确保机密性,我们需要使用私钥密码术来交换私有消息。
使用私钥加密的话,首先需要一个密钥,可用javax.crypto.KeyGenerator产生一个密钥(java.security.Key),
然后传递给一个加密工具(javax.crypto.Cipher),该工具再使用相应的算法来进行加密,
主要对称算法有:DES(实际密钥只用到56位),AES

publicclass PrivateKeyExample { 
   publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception { 
      String source = "abcdefghijk"; 
      byte[] plainText = source.getBytes("UTF-8"); 
  
      // 通过KeyGenerator形成一个key 
      KeyGenerator keyGen = KeyGenerator.getInstance("AES"); 
      keyGen.init(128); 
      Key key = keyGen.generateKey(); 
      printKey(key); 
  
      byte[] result = encryption(plainText, key); 
      System.out.println("加密后数组大小:" + result.length); 
      System.out.println("加密后Base64字符串" + Base64.encodeBytes(result)); 
      byte[] newText = decryption(result, key); 
      System.out.println("解密后字符串:" + new String(newText, "UTF-8")); 
   } 
  
   publicstaticbyte[] encryption(byte[] plainText, Key key) throws Exception { 
      // 获得一个私鈅加密类Cipher,ECB是加密方式,PKCS5Padding是填充方法 
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 
      // 使用私鈅加密 
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key); 
      byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText); 
      return cipherText; 
   } 
  
   publicstaticbyte[] decryption(byte[] source, Key key) throws Exception { 
      // 获得一个私鈅加密类Cipher,ECB是加密方式,PKCS5Padding是填充方法 
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 
      // 使用私鈅加密 
      cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key); 
      byte[] result = cipher.doFinal(source); 
      return result; 
   } 
  
   privatestaticvoid printKey(Key key) throws UnsupportedEncodingException { 
      System.out.println("Algorithm:" + key.getAlgorithm()); 
      byte[] bytes = key.getEncoded(); 
      System.out.println("Encoded:" + Base64.encodeBytes(bytes)); 
   } 
}

公钥加密
私钥加密需要一个共享的密钥,那么如何传递密钥呢?web环境下,
直接传递的话很容易被侦听到,幸好有了公钥加密的出现。公钥加密也叫不对称加密,
不对称算法使用一对密钥对,一个公钥,一个私钥,使用公钥加密的数据,
只有私钥能解开(可用于加密);同时,使用私钥加密的数据,只有公钥能解开(签名)。
公钥的主要算法有RSA

publicclass PublicKeyExample { 
  
   publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception { 
      String source = "abcdefghijk"; 
      byte[] plainText = source.getBytes("UTF-8"); 
      // 生成密钥对 
      KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); 
      keyGen.initialize(1024); 
      KeyPair key = keyGen.generateKeyPair(); 
  
      byte[] result = encryption(plainText, key); 
      System.out.println("加密后数组大小:" + result.length); 
      System.out.println("加密后Base64字符串" + Base64.encodeBytes(result)); 
      byte[] newText = decryption(result, key); 
      System.out.println("解密后字符串:" + new String(newText, "UTF-8")); 
   } 
  
   publicstaticbyte[] encryption(byte[] plainText, KeyPair keyPair) 
         throws Exception { 
      // 获得一个RSA的Cipher类,使用公鈅加密 
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); 
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPair.getPublic()); 
      byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText); 
      return cipherText; 
   } 
  
   publicstaticbyte[] decryption(byte[] cipherText, KeyPair keyPair) 
         throws Exception { 
      // 获得一个RSA的Cipher类,使用私钥解密 
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); 
      cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPair.getPrivate()); 
      byte[] newPlainText = cipher.doFinal(cipherText); 
      return newPlainText; 
   } 
}

数字签名
数字签名,它是确定交换消息的通信方身份的第一个级别。
上面A通过使用公钥加密数据后发给B,B利用私钥解密就得到了需要的数据,
问题来了,由于都是使用公钥加密,那么如何检验是A发过来的消息呢?
上面也提到了一点,私钥是唯一的,那么A就可以利用A自己的私钥进行加密,
然后B再利用A的公钥来解密,就可以了;数字签名的原理就基于此,
而通常为了证明发送数据的真实性,通过利用消息摘要获得简短的消息内容,
然后再利用私钥进行加密,散列数据和消息一起发送。
大致流程如下:
1.甲方构建密钥对,将公钥公布给乙方,保留私钥。
2.甲方使用私钥加密数据,然后用私钥对加密后的数据签名,发送给乙方签名以及加密后的数据。
3.乙方使用公钥、签名来验证待解密数据是否有效,如果有效使用公钥对数据解密。
4.乙方使用公钥加密数据,向甲方发送经过加密后的数据。
5.甲方获得加密数据,通过私钥解密。

public class DigitalSignatureExample { 
  
   publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception { 
      String source = "abcdefghijk"; 
      byte[] plainText = source.getBytes("UTF-8"); 
      System.out.println("原始字符串:" + source); 
      System.out.println("原始数据数组长度:" + plainText.length); 
      // 形成RSA公钥对 
      KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); 
      keyGen.initialize(1024); 
      KeyPair key = keyGen.generateKeyPair(); 
  
      /* 使用私钥加密 */ 
      Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); 
      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key.getPrivate()); 
      byte[] cipherText = cipher.doFinal(plainText); 
  
      // 使用私鈅签名 
      Signature sig = Signature.getInstance("SHA1WithRSA"); 
      sig.initSign(key.getPrivate()); 
      sig.update(cipherText); 
      byte[] signature = sig.sign(); 
      System.out.println("签名数组长度:" + signature.length); 
  
      // 使用公钥进行验证 
      sig.initVerify(key.getPublic()); 
      sig.update(cipherText); 
      try { 
         if (sig.verify(signature)) { 
            System.out.println("数字签名验证通过"); 
            /* 使用公钥解密 */ 
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key.getPublic()); 
            byte[] newPlainText = cipher.doFinal(cipherText); 
            System.out.println("解密后的字符串:" 
                   + new String(newPlainText, "UTF-8")); 
         } else 
            System.out.println("数字签名验证失败"); 
      } catch (SignatureException e) { 
         System.out.println("捕捉到异常,数字签名验证失败"); 
      } 
   }   
}
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