Java加密技术（八）

待我称王封你为后i 2022-06-18 01:52 164阅读 0赞

本篇的主要内容为Java证书体系的实现。![icon_biggrin.gif][]   
  
**请大家在阅读本篇内容时先阅读 [Java加密技术（四）][Java]，预先了解RSA加密算法。**![icon_biggrin.gif][]   
  
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：

Shell代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  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：

Console代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  输入keystore密码：  
2.  再次输入新密码:  
3.  您的名字与姓氏是什么？  
4.    \[Unknown\]：  www.zlex.org  
5.  您的组织单位名称是什么？  
6.    \[Unknown\]：  zlex  
7.  您的组织名称是什么？  
8.    \[Unknown\]：  zlex  
9.  您所在的城市或区域名称是什么？  
10.   \[Unknown\]：  BJ  
11. 您所在的州或省份名称是什么？  
12.   \[Unknown\]：  BJ  
13. 该单位的两字母国家代码是什么  
14.   \[Unknown\]：  CN  
15. CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？  
16.   \[否\]：  Y  
17.   
18. 输入<tomcat>的主密码  
19.         （如果和 keystore 密码相同，按回车）：  
20. 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：

Shell代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  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：

Console代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  输入keystore密码：  
2.  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！ ![icon_biggrin.gif][]   
  
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）][Java 1]**

Java代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  **import** java.io.FileInputStream;  
2.  **import** java.security.KeyStore;  
3.  **import** java.security.PrivateKey;  
4.  **import** java.security.PublicKey;  
5.  **import** java.security.Signature;  
6.  **import** java.security.cert.Certificate;  
7.  **import** java.security.cert.CertificateFactory;  
8.  **import** java.security.cert.X509Certificate;  
9.  **import** java.util.Date;  
10.   
11. **import** javax.crypto.Cipher;  
12.   
13. /\*\* 
14.  \* 证书组件 
15.  \*  
16.  \* @author 梁栋 
17.  \* @version 1.0 
18.  \* @since 1.0 
19.  \*/  
20. **public** **abstract** **class** CertificateCoder **extends** Coder \{  
21.   
22.   
23.     /\*\* 
24.      \* Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY\_STORE 
25.      \*/  
26.     **public** **static** **final** String KEY\_STORE = "JKS";  
27.   
28.     **public** **static** **final** String X509 = "X.509";  
29.   
30.     /\*\* 
31.      \* 由KeyStore获得私钥 
32.      \*  
33.      \* @param keyStorePath 
34.      \* @param alias 
35.      \* @param password 
36.      \* @return 
37.      \* @throws Exception 
38.      \*/  
39.     **private** **static** PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias,  
40.             String password) **throws** Exception \{  
41.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  
42.         PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());  
43.         **return** key;  
44.     \}  
45.   
46.     /\*\* 
47.      \* 由Certificate获得公钥 
48.      \*  
49.      \* @param certificatePath 
50.      \* @return 
51.      \* @throws Exception 
52.      \*/  
53.     **private** **static** PublicKey getPublicKey(String certificatePath)  
54.             **throws** Exception \{  
55.         Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
56.         PublicKey key = certificate.getPublicKey();  
57.         **return** key;  
58.     \}  
59.   
60.     /\*\* 
61.      \* 获得Certificate 
62.      \*  
63.      \* @param certificatePath 
64.      \* @return 
65.      \* @throws Exception 
66.      \*/  
67.     **private** **static** Certificate getCertificate(String certificatePath)  
68.             **throws** Exception \{  
69.         CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory  
70.                 .getInstance(X509);  
71.         FileInputStream in = **new** FileInputStream(certificatePath);  
72.   
73.         Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);  
74.         in.close();  
75.   
76.         **return** certificate;  
77.     \}  
78.   
79.     /\*\* 
80.      \* 获得Certificate 
81.      \*  
82.      \* @param keyStorePath 
83.      \* @param alias 
84.      \* @param password 
85.      \* @return 
86.      \* @throws Exception 
87.      \*/  
88.     **private** **static** Certificate getCertificate(String keyStorePath,  
89.             String alias, String password) **throws** Exception \{  
90.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  
91.         Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);  
92.   
93.         **return** certificate;  
94.     \}  
95.   
96.     /\*\* 
97.      \* 获得KeyStore 
98.      \*  
99.      \* @param keyStorePath 
100.      \* @param password 
101.      \* @return 
102.      \* @throws Exception 
103.      \*/  
104.     **private** **static** KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)  
105.             **throws** Exception \{  
106.         FileInputStream is = **new** FileInputStream(keyStorePath);  
107.         KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY\_STORE);  
108.         ks.load(is, password.toCharArray());  
109.         is.close();  
110.         **return** ks;  
111.     \}  
112.   
113.     /\*\* 
114.      \* 私钥加密 
115.      \*  
116.      \* @param data 
117.      \* @param keyStorePath 
118.      \* @param alias 
119.      \* @param password 
120.      \* @return 
121.      \* @throws Exception 
122.      \*/  
123.     **public** **static** **byte**\[\] encryptByPrivateKey(**byte**\[\] data, String keyStorePath,  
124.             String alias, String password) **throws** Exception \{  
125.         // 取得私钥  
126.         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);  
127.   
128.         // 对数据加密  
129.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
130.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT\_MODE, privateKey);  
131.   
132.         **return** cipher.doFinal(data);  
133.   
134.     \}  
135.   
136.     /\*\* 
137.      \* 私钥解密 
138.      \*  
139.      \* @param data 
140.      \* @param keyStorePath 
141.      \* @param alias 
142.      \* @param password 
143.      \* @return 
144.      \* @throws Exception 
145.      \*/  
146.     **public** **static** **byte**\[\] decryptByPrivateKey(**byte**\[\] data, String keyStorePath,  
147.             String alias, String password) **throws** Exception \{  
148.         // 取得私钥  
149.         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);  
150.   
151.         // 对数据加密  
152.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
153.         cipher.init(Cipher.DECRYPT\_MODE, privateKey);  
154.   
155.         **return** cipher.doFinal(data);  
156.   
157.     \}  
158.   
159.     /\*\* 
160.      \* 公钥加密 
161.      \*  
162.      \* @param data 
163.      \* @param certificatePath 
164.      \* @return 
165.      \* @throws Exception 
166.      \*/  
167.     **public** **static** **byte**\[\] encryptByPublicKey(**byte**\[\] data, String certificatePath)  
168.             **throws** Exception \{  
169.   
170.         // 取得公钥  
171.         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
172.         // 对数据加密  
173.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
174.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT\_MODE, publicKey);  
175.   
176.         **return** cipher.doFinal(data);  
177.   
178.     \}  
179.   
180.     /\*\* 
181.      \* 公钥解密 
182.      \*  
183.      \* @param data 
184.      \* @param certificatePath 
185.      \* @return 
186.      \* @throws Exception 
187.      \*/  
188.     **public** **static** **byte**\[\] decryptByPublicKey(**byte**\[\] data, String certificatePath)  
189.             **throws** Exception \{  
190.         // 取得公钥  
191.         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
192.   
193.         // 对数据加密  
194.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
195.         cipher.init(Cipher.DECRYPT\_MODE, publicKey);  
196.   
197.         **return** cipher.doFinal(data);  
198.   
199.     \}  
200.   
201.     /\*\* 
202.      \* 验证Certificate 
203.      \*  
204.      \* @param certificatePath 
205.      \* @return 
206.      \*/  
207.     **public** **static** **boolean** verifyCertificate(String certificatePath) \{  
208.         **return** verifyCertificate(**new** Date(), certificatePath);  
209.     \}  
210.   
211.     /\*\* 
212.      \* 验证Certificate是否过期或无效 
213.      \*  
214.      \* @param date 
215.      \* @param certificatePath 
216.      \* @return 
217.      \*/  
218.     **public** **static** **boolean** verifyCertificate(Date date, String certificatePath) \{  
219.         **boolean** status = **true**;  
220.         **try** \{  
221.             // 取得证书  
222.             Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
223.             // 验证证书是否过期或无效  
224.             status = verifyCertificate(date, certificate);  
225.         \} **catch** (Exception e) \{  
226.             status = **false**;  
227.         \}  
228.         **return** status;  
229.     \}  
230.   
231.     /\*\* 
232.      \* 验证证书是否过期或无效 
233.      \*  
234.      \* @param date 
235.      \* @param certificate 
236.      \* @return 
237.      \*/  
238.     **private** **static** **boolean** verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) \{  
239.         **boolean** status = **true**;  
240.         **try** \{  
241.             X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;  
242.             x509Certificate.checkValidity(date);  
243.         \} **catch** (Exception e) \{  
244.             status = **false**;  
245.         \}  
246.         **return** status;  
247.     \}  
248.   
249.     /\*\* 
250.      \* 签名 
251.      \*  
252.      \* @param keyStorePath 
253.      \* @param alias 
254.      \* @param password 
255.      \*  
256.      \* @return 
257.      \* @throws Exception 
258.      \*/  
259.     **public** **static** String sign(**byte**\[\] sign, String keyStorePath, String alias,  
260.             String password) **throws** Exception \{  
261.         // 获得证书  
262.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(  
263.                 keyStorePath, alias, password);  
264.         // 获取私钥  
265.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  
266.         // 取得私钥  
267.         PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password  
268.                 .toCharArray());  
269.   
270.         // 构建签名  
271.         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
272.                 .getSigAlgName());  
273.         signature.initSign(privateKey);  
274.         signature.update(sign);  
275.         **return** encryptBASE64(signature.sign());  
276.     \}  
277.   
278.     /\*\* 
279.      \* 验证签名 
280.      \*  
281.      \* @param data 
282.      \* @param sign 
283.      \* @param certificatePath 
284.      \* @return 
285.      \* @throws Exception 
286.      \*/  
287.     **public** **static** **boolean** verify(**byte**\[\] data, String sign,  
288.             String certificatePath) **throws** Exception \{  
289.         // 获得证书  
290.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);  
291.         // 获得公钥  
292.         PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();  
293.         // 构建签名  
294.         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
295.                 .getSigAlgName());  
296.         signature.initVerify(publicKey);  
297.         signature.update(data);  
298.   
299.         **return** signature.verify(decryptBASE64(sign));  
300.   
301.     \}  
302.   
303.     /\*\* 
304.      \* 验证Certificate 
305.      \*  
306.      \* @param keyStorePath 
307.      \* @param alias 
308.      \* @param password 
309.      \* @return 
310.      \*/  
311.     **public** **static** **boolean** verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,  
312.             String alias, String password) \{  
313.         **boolean** status = **true**;  
314.         **try** \{  
315.             Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias,  
316.                     password);  
317.             status = verifyCertificate(date, certificate);  
318.         \} **catch** (Exception e) \{  
319.             status = **false**;  
320.         \}  
321.         **return** status;  
322.     \}  
323.   
324.     /\*\* 
325.      \* 验证Certificate 
326.      \*  
327.      \* @param keyStorePath 
328.      \* @param alias 
329.      \* @param password 
330.      \* @return 
331.      \*/  
332.     **public** **static** **boolean** verifyCertificate(String keyStorePath, String alias,  
333.             String password) \{  
334.         **return** verifyCertificate(**new** Date(), keyStorePath, alias, password);  
335.     \}  
336. \}

再给出一个测试类：

Java代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  **import** **static** org.junit.Assert.\*;  
2.    
3.  **import** org.junit.Test;  
4.    
5.  /\*\* 
6.   \*  
7.   \* @author 梁栋 
8.   \* @version 1.0 
9.   \* @since 1.0 
10.  \*/  
11. **public** **class** CertificateCoderTest \{  
12.     **private** String password = "123456";  
13.     **private** String alias = "www.zlex.org";  
14.     **private** String certificatePath = "d:/zlex.cer";  
15.     **private** String keyStorePath = "d:/zlex.keystore";  
16.   
17.     @Test  
18.     **public** **void** test() **throws** Exception \{  
19.         System.err.println("公钥加密——私钥解密");  
20.         String inputStr = "Ceritifcate";  
21.         **byte**\[\] data = inputStr.getBytes();  
22.   
23.         **byte**\[\] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,  
24.                 certificatePath);  
25.   
26.         **byte**\[\] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,  
27.                 keyStorePath, alias, password);  
28.         String outputStr = **new** String(decrypt);  
29.   
30.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\\n\\r" + "解密后: " + outputStr);  
31.   
32.         // 验证数据一致  
33.         assertArrayEquals(data, decrypt);  
34.   
35.         // 验证证书有效  
36.         assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));  
37.   
38.     \}  
39.   
40.     @Test  
41.     **public** **void** testSign() **throws** Exception \{  
42.         System.err.println("私钥加密——公钥解密");  
43.   
44.         String inputStr = "sign";  
45.         **byte**\[\] data = inputStr.getBytes();  
46.   
47.         **byte**\[\] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,  
48.                 keyStorePath, alias, password);  
49.   
50.         **byte**\[\] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,  
51.                 certificatePath);  
52.   
53.         String outputStr = **new** String(decodedData);  
54.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\\n\\r" + "解密后: " + outputStr);  
55.         assertEquals(inputStr, outputStr);  
56.   
57.         System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  
58.         // 产生签名  
59.         String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,  
60.                 password);  
61.         System.err.println("签名:\\r" + sign);  
62.   
63.         // 验证签名  
64.         **boolean** status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,  
65.                 certificatePath);  
66.         System.err.println("状态:\\r" + status);  
67.         assertTrue(status);  
68.   
69.     \}  
70. \}

控制台输出：

Console代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  公钥加密——私钥解密  
2.  加密前: Ceritificate  
3.    
4.  解密后: Ceritificate  
5.    
6.  私钥加密——公钥解密  
7.  加密前: sign  
8.    
9.  解密后: sign  
10. 私钥签名——公钥验证签名  
11. 签名:  
12. pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7  
13. 6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM  
14. OfvX0e7/wplxLbySaKQ=  
15.   
16. 状态:  
17. true

由此完成了证书验证体系！ ![icon_biggrin.gif][]   
  
同样，我们可以对代码做签名——代码签名！ ![icon_biggrin.gif][]   
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：

Shell代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

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

控制台输出：

Console代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  输入密钥库的口令短语：  
2.   正在更新： META-INF/WWW\_ZLEX.SF  
3.   正在更新： META-INF/WWW\_ZLEX.RSA  
4.    正在签名： org/zlex/security/Security.class  
5.    正在签名： org/zlex/tool/Main$1.class  
6.    正在签名： org/zlex/tool/Main$2.class  
7.    正在签名： org/zlex/tool/Main.class  
8.    
9.  警告：  
10. 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！ ![icon_biggrin.gif][]   
验证tools.jar，命令如下：

Shell代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.  jarsigner -verify -verbose -certs tools.jar

控制台输出：

Console代码   [![收藏代码][icon_star.png]][icon_star.png 1]

1.           402 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/MANIFEST.MF  
2.           532 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW\_ZLEX.SF  
3.           889 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW\_ZLEX.RSA  
4.  sm       590 Wed Dec 10 13:03:42 CST 2008 org/zlex/security/Security.class  
5.    
6.        X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN  
7.        \[证书将在 09\-9\-18 下午3:27 到期\]  
8.    
9.  sm       705 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$1.class  
10.   
11.       X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN  
12.       \[证书将在 09\-9\-18 下午3:27 到期\]  
13.   
14. sm       779 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$2.class  
15.   
16.       X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN  
17.       \[证书将在 09\-9\-18 下午3:27 到期\]  
18.   
19. sm     12672 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main.class  
20.   
21.       X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN  
22.       \[证书将在 09\-9\-18 下午3:27 到期\]  
23.   
24.   
25.   s = 已验证签名  
26.   m = 在清单中列出条目  
27.   k = 在密钥库中至少找到了一个证书  
28.   i = 在身份作用域内至少找到了一个证书  
29.   
30. jar 已验证。  
31.   
32. 警告：  
33. 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。   
![icon_biggrin.gif][]

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