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Java加密技术(八)——数字证书

2015-04-24 13:25 337 查看
本篇的主要内容为Java证书体系的实现。

请大家在阅读本篇内容时先阅读 Java加密技术(四),预先了解RSA加密算法。

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


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


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:

Shell代码


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


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!

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代码


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;

/**

* 证书组件

*

* @author cg

* @version 1.0

* @since 1.0

*/

public abstract class CertificateCoder extends Coder {

/**

* 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);

}

}

再给出一个测试类:

Java代码


import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**

*

* @author cg

* @version 1.0

* @since 1.0

*/

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 = 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 = inputStr.getBytes();

byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,

keyStorePath, alias, password);

byte[] decodedData = 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);

}

}

控制台输出:

Console代码


公钥加密——私钥解密

加密前: Ceritificate

解密后: Ceritificate

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:

pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7

6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM

OfvX0e7/wplxLbySaKQ=

状态:

true

由此完成了证书验证体系!

同样,我们可以对代码做签名——代码签名!

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


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

控制台输出:

Console代码


输入密钥库的口令短语:

正在更新: META-INF/WWW_ZLEX.SF

正在更新: META-INF/WWW_ZLEX.RSA

正在签名: org/zlex/security/Security.class

正在签名: org/zlex/tool/Main$1.class

正在签名: org/zlex/tool/Main$2.class

正在签名: org/zlex/tool/Main.class

警告:

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!

验证tools.jar,命令如下:

Shell代码


jarsigner -verify -verbose -certs tools.jar

控制台输出:

Console代码


402 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/MANIFEST.MF

532 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.SF

889 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.RSA

sm 590 Wed Dec 10 13:03:42 CST 2008 org/zlex/security/Security.class

X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN

[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 705 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$1.class

X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN

[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 779 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$2.class

X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN

[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 12672 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main.class

X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN

[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

s = 已验证签名

m = 在清单中列出条目

k = 在密钥库中至少找到了一个证书

i = 在身份作用域内至少找到了一个证书

jar 已验证。

警告:

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。
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