對像
參數 algorithm 如:"DSA"
public final void initSign(PrivateKey privateKey)
throws InvalidKeyException
用指定的私鑰初始化
參數:privateKey 所進行簽名時用的私鑰
public final void update(byte data)
throws SignatureException
public final void update(byte[] data)
throws SignatureException
public final void update(byte[] data, int off, int len)
throws SignatureException
添加要簽名的信息
public final byte[] sign()
throws SignatureException
返回簽名的數組,前提是initSign和update
public final void initVerify(PublicKey publicKey)
throws InvalidKeyException
用指定的公鑰初始化
參數:publicKey 驗證時用的公鑰
public final boolean verify(byte[] signature)
throws SignatureException
驗證簽名是否有效,前提是已經initVerify初始化
參數: signature 簽名數組
*/
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
public class testdsa {
public static void main(String[] args) throws java.security.NoSuchAlgorithmException,java.lang.Exception {
testdsa my=new testdsa();
my.run();
}
public void run()
{
//數字簽名生成密鑰
//第一步生成密鑰對,如果已經生成過,本過程就可以跳過,對用戶來講myprikey.dat要保存在本地
//而mypubkey.dat給發佈給其它用戶
if ((new java.io.File("myprikey.dat")).exists()==false) {
if (generatekey()==false) {
System.out.println("生成密鑰對敗");
return;
};
}
//第二步,此用戶
//從文件中讀入私鑰,對一個字符串進行簽名後保存在一個文件(myinfo.dat)中
//並且再把myinfo.dat發送出去
//為了方便數字簽名也放進了myifno.dat文件中,當然也可分別發送
try {
java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myprikey.dat"));
PrivateKey myprikey=(PrivateKey)in.readObject();
in.close();
// java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubX509=new java.security.spec.X509EncodedKeySpec(bX509);
//java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubkeyEncode=java.security.spec.X509EncodedKeySpec
String myinfo="這是我的信息"; //要簽名的信息
//用私鑰對信息生成數字簽名
java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
signet.initSign(myprikey);
signet.update(myinfo.getBytes());
byte[] signed=signet.sign(); //對信息的數字簽名
System.out.println("signed(簽名內容)="+byte2hex(signed));
//把信息和數字簽名保存在一個文件中
java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));
out.writeObject(myinfo);
out.writeObject(signed);
out.close();
System.out.println("簽名並生成文件成功");
}
catch (java.lang.Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("簽名並生成文件失敗");
};
//第三步
//其他人通過公共方式得到此戶的公鑰和文件
//其他人用此戶的公鑰,對文件進行檢查,如果成功說明是此用戶發佈的信息.
//
try {
java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("mypubkey.dat"));
PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();
in.close();
System.out.println(pubkey.getFormat());
in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myinfo.dat"));
String info=(String)in.readObject();
byte[] signed=(byte[])in.readObject();
in.close();
java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");
signetcheck.initVerify(pubkey);
signetcheck.update(info.getBytes());
if (signetcheck.verify(signed)) {
System.out.println("info="+info);
System.out.println("簽名正常");
}
else System.out.println("非簽名正常");
}
catch (java.lang.Exception e) {e.printStackTrace();};
}
//生成一對文件myprikey.dat和mypubkey.dat---私鑰和公鑰,
//公鑰要用戶發送(文件,網絡等方法)給其它用戶,私鑰保存在本地
public boolean generatekey()
{
try {
java.security.KeyPairGenerator keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// SecureRandom secrand=new SecureRandom();
// secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化隨機產生器
// keygen.initialize(576,secrand); //初始化密鑰生成器
keygen.initialize(512);
KeyPair keys=keygen.genKeyPair();
// KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密鑰組
PublicKey pubkey=keys.getPublic();
PrivateKey prikey=keys.getPrivate();
java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myprikey.dat"));
out.writeObject(prikey);
out.close();
System.out.println("寫入對像 prikeys ok");
out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
out.writeObject(pubkey);
out.close();
System.out.println("寫入對像 pubkeys ok");
System.out.println("生成密鑰對成功");
return true;
}
catch (java.lang.Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("生成密鑰對失敗");
return false;
};
}
public String byte2hex(byte[] b)
{
String hs="";
String stmp="";
for (int n=0;n<b.length;n++)
{
stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
else hs=hs+stmp;
if (n<b.length-1) hs=hs+":";
}
return hs.toUpperCase();
}
}
2.4. DESede/DES對稱算法
首先生成密鑰,並保存(這裡並沒的保存的代碼,可參考DSA中的方法)
KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
SecretKey deskey = keygen.generateKey();
用密鑰加密明文(myinfo),生成密文(cipherByte)
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);
byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());
傳送密文和密鑰,本文沒有相應代碼可參考DSA
.............
用密鑰解密密文
c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);
byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);
相對來說對稱密鑰的使用是很簡單的,對於JCE來講支技DES,DESede,Blowfish三種加密術
對於密鑰的保存各傳送可使用對像流或者用二進制編碼,相關參考代碼如下
SecretKey deskey = keygen.generateKey();
byte[] desEncode=deskey.getEncoded();
javax.crypto.spec.SecretKeySpec destmp=new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(desEncode,Algorithm);
SecretKey mydeskey=destmp;
相關API
KeyGenerator 在DSA中已經說明,在添加JCE後在instance進可以如下參數
DES,DESede,Blowfish,HmacMD5,HmacSHA1
javax.crypto.Cipher 加/解密器
public static final Cipher getInstance(java.lang.String transformation)
throws java.security.NoSuchAlgorithmException,
NoSuchPaddingException
返回一個指定方法的Cipher對像
參數:transformation 方法名(可用 DES,DESede,Blowfish)
public final void init(int opmode, java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException
用指定的密鑰和模式初始化Cipher對像
參數:opmode 方式(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)
key 密鑰
public final byte[] doFinal(byte[] input)
throws java.lang.IllegalStateException,
IllegalBlockSizeException,
BadPaddingException
對input內的串,進行編碼處理,返回處理後二進制串,是返回解密文還是加解文由init時的opmode決定
注意:本方法的執行前如果有update,是對updat和本次input全部處理,否則是本inout的內容
/*
安全程序 DESede/DES測試
*/
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
public class testdes {
public static void main(String[] args){
testdes my=new testdes();
my.run();
}
public void run() {
//添加新安全算法,如果用JCE就要把它添加進去
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
String Algorithm="DES"; //定義 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
String myinfo="要加密的信息";
try {
//生成密鑰
KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
SecretKey deskey = keygen.generateKey();
//加密
System.out.println("加密前的二進串:"+byte2hex(myinfo.getBytes()));
System.out.println("加密前的信息:"+myinfo);
Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);
byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());
System.out.println("加密後的二進串:"+byte2hex(cipherByte));
//解密
c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);
byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);
System.out.println("解密後的二進串:"+byte2hex(clearByte));
System.out.println("解密後的信息:"+(new String(clearByte)));
}
catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {e1.printStackTrace();}
catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {e2.printStackTrace();}
catch (java.lang.Exception e3) {e3.printStackTrace();}
}
public String byte2hex(byte[] b) //二行制轉字符串
{
String hs="";
String stmp="";
for (int n=0;n<b.length;n++)
{
stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
else hs=hs+stmp;
if (n<b.length-1) hs=hs+":";
}
return hs.toUpperCase();
}
}
2.5. Diffie-Hellman密鑰一致協議
公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的 "指數密鑰一致協議"(Exponential Key Agreement Protocol),該協議不要求別的安全性先決條件,允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一致"的,可以共享的密鑰。在JCE的中實現用戶alice生成DH類型的密鑰對,如果長度用1024生成的時間請,推薦第一次生成後保存DHParameterSpec,以便下次使用直接初始化.使其速度加快
System.out.println("ALICE: 產生 DH 對 ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();
alice生成公鑰發送組bob
byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();
bob從alice發送來的公鑰中讀出DH密鑰對的初始參數生成bob的DH密鑰對
注意這一步一定要做,要保證每個用戶用相同的初始參數生成的
DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
bob根據alice的公鑰生成本地的DES密鑰
KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
bob已經生成了他的DES密鑰,他現把他的公鑰發給alice,
byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
alice根據bob的公鑰生成本地的DES密鑰
,,,,,,解碼
KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
bob和alice能過這個過程就生成了相同的DES密鑰,在這種基礎就可進行安全能信
常用API
java.security.KeyPairGenerator 密鑰生成器類
public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一個KeyPairGenerator 對像
參數: algorithm 算法名.如:原來是DSA,現在添加了 DiffieHellman(DH)
public void initialize(int keysize)
以指定的長度初始化KeyPairGenerator對像,如果沒有初始化系統以1024長度默認設置
參數:keysize 算法位長.其範圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數
注意:如果用1024生長的時間很長,最好生成一次後就保存,下次就不用生成了
public void initialize(AlgorithmParameterSpec params)
throws InvalidAlgorithmParameterException
以指定參數初始化
javax.crypto.interfaces.DHPublicKey
public DHParameterSpec getParams()
返回
java.security.KeyFactory
public static KeyFactory getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一個KeyFactory
參數: algorithm 算法名:DSH,DH
public final PublicKey generatePublic(KeySpec keySpec)
throws InvalidKeySpecException
根據指定的key說明,返回一個PublicKey對像
java.security.spec.X509EncodedKeySpec
public X509EncodedKeySpec(byte[] encodedKey)
根據指定的二進制編碼的字串生成一個key的說明
參數:encodedKey 二進制編碼的字串(一般能過PublicKey.getEncoded()生成)
javax.crypto.KeyAgreement 密碼一至類
public static final KeyAgreement getInstance(java.lang.String algorithm)
throws java.security.NoSuchAlgorithmException
返回一個指定算法的KeyAgreement對像
參數:algorithm 算法名,現在只能是DiffieHellman(DH)
public final void init(java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException
用指定的私鑰初始化
參數:key 一個私鑰
public final java.security.Key doPhase(java.security.Key key,
boolean lastPhase)
throws java.security.InvalidKeyException,
java.lang.IllegalStateException
用指定的公鑰進行定位,lastPhase確定這是否是最後一個公鑰,對於兩個用戶的
情況下就可以多次定次,最後確定
參數:key 公鑰
lastPhase 是否最後公鑰
public final SecretKey generateSecret(java.lang.String algorithm)
throws java.lang.IllegalStateException,
java.security.NoSuchAlgorithmException,
java.security.InvalidKeyException
根據指定的算法生成密鑰
參數:algorithm 加密算法(可用 DES,DESede,Blowfish)
*/
import java.io.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
import java.security.interfaces.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;
import com.sun.crypto.provider.SunJCE;
public class testDHKey {
public static void main(String argv[]) {
try {
testDHKey my= new testDHKey();
my.run();
} catch (Exception e) {
System.err.println(e);
}
}
private void run() throws Exception {
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
System.out.println("ALICE: 產生 DH 對 ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair(); //生成時間長
// 張三(Alice)生成公共密鑰 alicePubKeyEnc 並發送給李四(Bob) ,
//比如用文件方式,socket.....
byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();
//bob接收到alice的編碼後的公鑰,將其解碼
KeyFactory bobKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec (alicePubKeyEnc);
PublicKey alicePubKey = bobKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
System.out.println("alice公鑰bob解碼成功");
// bob必須用相同的參數初始化的他的DH KEY對,所以要從Alice發給他的公開密鑰,
//中讀出參數,再用這個參數初始化他的 DH key對
//從alicePubKye中取alice初始化時用的參數
DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
System.out.println("BOB: 生成 DH key 對成功");
KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
System.out.println("BOB: 初始化本地key成功");
//李四(bob) 生成本地的密鑰 bobDesKey
bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
System.out.println("BOB: 用alice的公鑰定位本地key,生成本地DES密鑰成功");
// Bob生成公共密鑰 bobPubKeyEnc 並發送給Alice,
//比如用文件方式,socket.....,使其生成本地密鑰
byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
System.out.println("BOB向ALICE發送公鑰");
// alice接收到 bobPubKeyEnc後生成bobPubKey
// 再進行定位,使aliceKeyAgree定位在bobPubKey
KeyFactory aliceKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobPubKeyEnc);
PublicKey bobPubKey = aliceKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
System.out.println("ALICE接收BOB公鑰並解碼成功");
;
KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
System.out.println("ALICE: 初始化本地key成功");
aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
// 張三(alice) 生成本地的密鑰 aliceDesKey
SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
System.out.println("ALICE: 用bob的公鑰定位本地key,並生成本地DES密鑰");
if (aliceDesKey.equals(bobDesKey)) System.out.println("張三和李四的密鑰相同");
//現在張三和李四的本地的deskey是相同的所以,完全可以進行發送加密,接收後解密,達到
//安全通道的的目的
/*
* bob用bobDesKey密鑰加密信息
*/
Cipher bobCipher = Cipher.getInstance("DES");
bobCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, bobDesKey);
String bobinfo= "這是李四的機密信息";
System.out.println("李四加密前原文:"+bobinfo);
byte[] cleartext =bobinfo.getBytes();
byte[] ciphertext = bobCipher.doFinal(cleartext);
/*
* alice用aliceDesKey密鑰解密
*/
Cipher aliceCipher = Cipher.getInstance("DES");
aliceCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aliceDesKey);
byte[] recovered = aliceCipher.doFinal(ciphertext);
System.out.println("alice解密bob的信息:"+(new String(recovered)));
if (!java.util.Arrays.equals(cleartext, recovered))
throw new Exception("解密後與原文信息不同");
System.out.println("解密後相同");
}
}
第3章小結
在加密術中生成密鑰對時，密鑰對的當然是越長越好，但費時也越多，請從中從實際出發選取合適的長度，大部分例碼中的密鑰是每次運行就從新生成，在實際的情況中是生成後在一段時間保存在文件中，再次運行直接從文件中讀入，從而加快速度。當然定時更新和加強密鑰保管的安全性也是必須的。
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