Java加密和数字签名编程快速入门(一)

xiangfei01 发表于 2011-12-21 08:43

本文主要谈一下密码学中的<a href="http://tech.sina.com.cn/it/2004-07-29/1739395220.shtml" class="akey" target="_blank" style="color: rgb(0, 0, 255); text-decoration: none; " target="_blank">加密</a>和数字签名，以及其在<a href="http://tech.sina.com.cn/it/2004-08-19/1523408403.shtml" class="akey" target="_blank" style="color: rgb(0, 0, 255); text-decoration: none; " target="_blank">java</a>中如何进行使用。对密码学有兴趣的伙伴，推荐看Bruce Schneier的著作：Applied Crypotography。在jdk1.5的发行版本中安全性方面有了很大的改进，也提供了对RSA算法的直接支持，现在我们从实例入手解决问题（本文仅是作为简单介绍）：  　　一、密码学上常用的概念　 　　1）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，jdk1.5对上面都提供了支持，在java中进行消息摘要很简单， java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法： <table bordercolor="#ffcc66" width="90%" align="center" bgcolor="#dadacf" border="1"><tbody><tr><td style="font-size: 12px; ">/** *MessageDigestExample.java *Copyright 2005-2-16 */ import java.security.MessageDigest; /** *单一的消息摘要算法，不使用密码.可以用来对明文消息（如：密码）隐藏保存 */ 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.getBytes("UTF8"); 　　//使用getInstance("算法")来获得消息摘要,这里使用SHA-1的160位算法 　　MessageDigest messageDigest=MessageDigest.getInstance("SHA-1"); 　　System.out.println("\n"+messageDigest.getProvider().getInfo()); 　　//开始使用算法 　　messageDigest.update(plainText); 　　System.out.println("\nDigest:"); 　　//输出算法运算结果 　　System.out.println(new String(messageDigest.digest(),"UTF8")); 　} }</td></tr></tbody></table> 　　还可以通过消息认证码来进行加密实现，javax.crypto.Mac提供了一个解决方案，有兴趣者可以参考相关API文档，本文只是简单介绍什么是摘要算法。 　　2）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。 　　这种最好理解，使用对称算法。比如：A用一个密钥对一个文件加密，而B读取这个文件的话，则需要和A一样的密钥，双方共享一个私钥（而在web环境下，私钥在传递时容易被侦听）： 　　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（支持三种密钥长度：128、192、256位），通常首先128位，其他的还有DESede等，jdk1.5种也提供了对对称算法的支持，以下例子使用AES算法来加密： <table bordercolor="#ffcc66" width="90%" align="center" bgcolor="#dadacf" border="1"><tbody><tr><td style="font-size: 12px; ">/** *PrivateExmaple.java *Copyright 2005-2-16 */ import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyGenerator; import java.security.Key; /** *私?加密，保证消息机密性 */ 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.getBytes("UTF8"); 　　//通过KeyGenerator形成一个key 　　System.out.println("\nStart generate AES key"); 　　KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("AES"); 　　keyGen.init(128); 　　Key key=keyGen.generateKey(); 　　System.out.println("Finish generating DES key"); 　　//获得一个私?加密类Cipher，ECB是加密方式，PKCS5Padding是填充方法 　　Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding"); 　　System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo()); 　　//使用私?加密 　　System.out.println("\nStart 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("\nStart decryption:"); 　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key); 　　byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText); 　　System.out.println("Finish decryption:"); 　　System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8")); 　} }</td></tr></tbody></table> 　　3）公钥加密： 　　上面提到，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）。但是速度很慢（比私钥加密慢100到1000倍），公钥的主要算法有RSA，还包括Blowfish,Diffie-Helman等，jdk1.5种提供了对RSA的支持，是一个改进的地方：  <table bordercolor="#ffcc66" width="90%" align="center" bgcolor="#dadacf" border="1"><tbody><tr><td style="font-size: 12px; ">/** *PublicExample.java *Copyright 2005-2-16 */ import java.security.Key; import javax.crypto.Cipher; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.KeyPair; /** *一个简单的公?加密例子,Cipher类使用KeyPairGenerator生成的公?和私? */ 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.getBytes("UTF8"); 　　//构成一个RSA密钥 　　System.out.println("\nStart generating RSA key"); 　　KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); 　　keyGen.initialize(1024); 　　KeyPair key=keyGen.generateKeyPair(); 　　System.out.println("Finish generating RSA key"); 　　//获得一个RSA的Cipher类，使用公?加密 　　Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding"); 　　System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo()); 　　System.out.println("\nStart 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?解密 　　System.out.println("\nStart 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")); 　} }</td></tr></tbody></table>

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