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java-信息安全（十二）-数字签名【Java证书体系实现】
概述
信息安全基本概念
数字证书
数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一串数字，提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式，数字证书不是数字身份证，而是身份认证机构盖在数字身份证上的一个章或印（或者说加在数字身份证上的一个签名）。它是由权威机构——CA机构，又称为证书授权（Certificate Authority）中心发行的，人们可以在网上用它来识别对方的身份。
参考地址
http://snowolf.iteye.com/blog/391931
java-信息安全（五）-非对称加密算法RSA
证书的制作
1.生成keyStroe文件
在命令行下执行以下命令：
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：
输入keystore密码： 再次输入新密码: 您的名字与姓氏是什么？ [Unknown]： www.zlex.org 您的组织单位名称是什么？ [Unknown]： zlex 您的组织名称是什么？ [Unknown]： zlex 您所在的城市或区域名称是什么？ [Unknown]： BJ 您所在的州或省份名称是什么？ [Unknown]： BJ 该单位的两字母国家代码是什么 [Unknown]： CN CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？ [否]： Y 输入<tomcat>的主密码 （如果和 keystore 密码相同，按回车）： 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：
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：
输入keystore密码： 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。
示例代码
package com.jd.order.util.encryption;import java.io.FileInputStream;import java.security.KeyStore;import java.security.PrivateKey;import java.security.PublicKey;import java.security.Signature;import java.security.cert.Certificate;import java.security.cert.CertificateFactory;import java.security.cert.X509Certificate;import java.util.Date;import javax.crypto.Cipher;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;/** * 证书组件 * * @author * @since 2017年3月17日下午12:04:38 * @version %I%,%G% */public class CertificateCoder { /** * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE */ public static final String KEY_STORE = "JKS"; public static final String X509 = "X.509"; /** * 由KeyStore获得私钥 * * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */ private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception { KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password); PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray()); return key; } /** * 由Certificate获得公钥 * * @param certificatePath * @return * @throws Exception */ private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath) throws Exception { Certificate certificate = getCertificate(certificatePath); PublicKey key = certificate.getPublicKey(); return key; } /** * 获得Certificate * * @param certificatePath * @return * @throws Exception */ 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; } /** * 获得Certificate * * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */ private static Certificate getCertificate(String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception { KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password); Certificate certificate = ks.getCertificate(alias); return certificate; } /** * 获得KeyStore * * @param keyStorePath * @param password * @return * @throws Exception */ private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password) throws Exception { FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath); KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE); ks.load(is, password.toCharArray()); is.close(); return ks; } /** * 私钥加密 * * @param data * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception { // 取得私钥 PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 私钥解密 * * @param data * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return * @throws Exception */ public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception { // 取得私钥 PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 公钥加密 * * @param data * @param certificatePath * @return * @throws Exception */ public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath) throws Exception { // 取得公钥 PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 公钥解密 * * @param data * @param certificatePath * @return * @throws Exception */ public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath) throws Exception { // 取得公钥 PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath); // 对数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 验证Certificate * * @param certificatePath * @return */ public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) { return verifyCertificate(new Date(), certificatePath); } /** * 验证Certificate是否过期或无效 * * @param date * @param certificatePath * @return */ public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) { boolean status = true; try { // 取得证书 Certificate certificate = getCertificate(certificatePath); // 验证证书是否过期或无效 status = verifyCertificate(date, certificate); } catch (Exception e) { status = false; } return status; } /** * 验证证书是否过期或无效 * * @param date * @param certificate * @return */ private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) { boolean status = true; try { X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate; x509Certificate.checkValidity(date); } catch (Exception e) { status = false; } return status; } /** * 签名 * * @param keyStorePath * @param alias * @param password * * @return * @throws Exception */ public static String 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 encryptBASE64(signature.sign()); } /** * 验证签名 * * @param data * @param sign * @param certificatePath * @return * @throws Exception */ public static boolean verify(byte[] data, String 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(decryptBASE64(sign)); } /** * 验证Certificate * * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return */ public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath, String alias, String password) { boolean status = true; try { Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias, password); status = verifyCertificate(date, certificate); } catch (Exception e) { status = false; } return status; } /** * 验证Certificate * * @param keyStorePath * @param alias * @param password * @return */ public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias, String password) { return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password); } public static byte[] decryptBASE64(String data) { return Base64.decodeBase64(data); } public static String encryptBASE64(byte[] data) { return new String(Base64.encodeBase64(data)); }}
测试代码
package com.jd.order.util.encryption;import static org.junit.Assert.*;import org.junit.Test;public class CertificateCoderTest { private String password = "123456"; private String alias = "www.zlex.org"; private String certificatePath = "d:/zlex.cer"; private String keyStorePath = "d:/zlex.keystore"; @Test public void test() throws Exception { System.err.println("公钥加密——私钥解密"); String inputStr = "Ceritifcate"; byte[] data =http://www.mamicode.com/ inputStr.getBytes(); byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data, certificatePath); byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt, keyStorePath, alias, password); String outputStr = new String(decrypt); System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr); // 验证数据一致 assertArrayEquals(data, decrypt); // 验证证书有效 assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath)); } @Test public void testSign() throws Exception { System.err.println("私钥加密——公钥解密"); String inputStr = "sign"; byte[] data =http://www.mamicode.com/ inputStr.getBytes(); byte[] encodedData =http://www.mamicode.com/ CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data, keyStorePath, alias, password); byte[] decodedData =http://www.mamicode.com/ CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData, certificatePath); String outputStr = new String(decodedData); System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr); assertEquals(inputStr, outputStr); System.err.println("私钥签名——公钥验证签名"); // 产生签名 String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias, password); System.err.println("签名:\r" + sign); // 验证签名 boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign, certificatePath); System.err.println("状态:\r" + status); assertTrue(status); }}
输出
私钥加密——公钥解密加密前: sign解密后: sign私钥签名——公钥验证签名签名:XUbpM/Qho/BkzOVu3LiaDfWoILzfZG6IuHr6ICcoNo5i0E/3HfCXG/nT3xfIOGcRQdVHrfSXDAVWQZ9hJ+epnpBHRoCb3rqZMZZdEKZWh5fDat1AbrhX5obIbZtgAwPgbGajg2JDSqywNd2aHIJgWBFFdID6Buvz9UVJqFA+jqc=状态:true公钥加密——私钥解密加密前: Ceritifcate解密后: Ceritifcate
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