Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

今天来点实际工作中的硬通货！

与计费系统打交道，少不了用到加密/解密实现。为了安全起见，通过非对称加密交换对称加密密钥更是不可或缺。那么需要通过什么载体传递非对称算法公钥/私钥信息？数字证书是公钥的载体，而密钥库可以包含公钥、私钥信息。

JKS和PKCS#12都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者，搞Java开发，尤其是接触过HTTPS平台的朋友，并不陌生。JKS文件（通常为*.jks或*.keystore，扩展名无关）可以通过Java原生工具——KeyTool生成；而后者PKCS#12文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件），则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。

当然，这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的！当然，这种转换需要通过KeyTool工具进行！

回归正题，计费同事遇到一个难题：合作方交给他们一个*.pfx文件，需要他们从中提取密钥，然后进行加密交互。其实，通过Java直接操作密钥库文件（或个人信息交换文件）对于一般Java开发人员来说，这都是个冷门。不接触数字安全，根本不知所云。况且，Java原生的密钥库文件格式为JKS，如何操作*.pfx文件？密钥库操作需要获知密钥库别名，*.pfx别名是什么？！接下来就解决这些问题！


方案：

通过keytool密钥库导入命令importkeystore，将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
检索新生成的密钥库文件，提取别名信息。
由密钥库文件导出数字证书（这里将用到别名）。
通过代码提取公钥/私钥、签名算法等

先看格式转换：

Cmd代码


echo 格式转换

keytool -importkeystore -v -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456

-importkeystore导入密钥库，通过格式设定，我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。

-v显示详情

-srckeystore源密钥库，这里是zlex.pfx

-srcstoretype源密钥库格式，这里为pkcs12

-srcstorepass源密钥库密码，这里为123456

-destkeystore目标密钥库，这里为zlex.keystore

-deststoretype目标密钥库格式，这里为jks，默认值也如此

-deststorepass目标密钥库密码，这里为123456

通过这个操作，我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。



这时，我们已经获得了密钥库文件，只要确定对应的别名信息，就可以提取公钥/私钥，以及数字证书，进行加密交互了！


Cmd代码


echo 查看证书

keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -v

-list列举密钥库

-keystore密钥库，这里是zlex.keystore

-storepass密钥库密码，这里是123456

-v显示详情



这里需要细致观察一下别名信息！！！就是红框中的数字1！！！

现在，我们把证书导出！

Cmd代码


echo 导出证书

keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456

-exportcert导出证书

-alias别名，这里是1

-keystore密钥库，这里是zlex.keystore

-file证书文件，这里是zlex.crt

-storepass密钥库密码，这里是123456



现在证书也导出了，我们可以提取公钥/私钥，进行加密/解密，签名/验证操作了！当然，即便没有证书，我们也能够通过密钥库（JKS格式）文件获得证书，以及公钥/私钥、签名算法等。

补充代码， 其实就是对Java加密技术（八）的修改！


Java代码


/**

* 2010-8-11

*/

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;

/**

* 证书操作类

*

* @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>

* @since 1.0

*/

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 keyStorePassword

* @param alias

* @param aliasPassword

* @return

* @throws Exception

*/

private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath,

String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)

throws Exception {

KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);

PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias,

aliasPassword.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 keyStorePassword

* @param alias

* @return

* @throws Exception

*/

private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,

String keyStorePassword, String alias) throws Exception {

KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);

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 keyStorePassword

* @param alias

* @param aliasPassword

* @return

* @throws Exception

*/

public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,

String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)

throws Exception {

// 取得私钥

PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,

alias, aliasPassword);

// 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 keyStorePassword

* @param aliasPassword

* @return

* @throws Exception

*/

public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,

String alias, String keyStorePassword, String aliasPassword)

throws Exception {

// 取得私钥

PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,

alias, aliasPassword);

// 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 keyStorePassword

* @param aliasPassword

* @return

* @throws Exception

*/

public static byte[] sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,

String keyStorePassword, String aliasPassword) throws Exception {

// 获得证书

X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(

keyStorePath, keyStorePassword, alias);

// 取得私钥

PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,

alias, aliasPassword);

// 构建签名

Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate

.getSigAlgName());

signature.initSign(privateKey);

signature.update(sign);

return signature.sign();

}

/**

* 验证签名

*

* @param data

* @param sign

* @param certificatePath

* @return

* @throws Exception

*/

public static boolean verify(byte[] data, byte[] 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(sign);

}

/**

* 验证Certificate

*

* @param keyStorePath

* @param keyStorePassword

* @param alias

* @return

*/

public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,

String keyStorePassword, String alias) {

boolean status = true;

try {

Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath,

keyStorePassword, alias);

status = verifyCertificate(date, certificate);

} catch (Exception e) {

status = false;

}

return status;

}

/**

* 验证Certificate

*

* @param keyStorePath

* @param keyStorePassword

* @param alias

* @return

*/

public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath,

String keyStorePassword, String alias) {

return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, keyStorePassword,

alias);

}

}

相信上述代码已经帮朋友们解决了相当多的问题！


给出测试类：

Java代码


import static org.junit.Assert.*;

import java.util.Date;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

import org.junit.Test;

/**

* 证书操作验证类

*

* @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>

* @version 1.0

* @since 1.0

*/

public class CertificateCoderTest {

private String certificatePath = "zlex.crt";

private String keyStorePath = "zlex.keystore";

private String keyStorePassword = "123456";

private String aliasPassword = "123456";

private String alias = "1";

@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, keyStorePassword, aliasPassword);

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, keyStorePassword, alias, aliasPassword);

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

byte[] sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,

keyStorePassword, aliasPassword);

System.err.println("签名:\r" + Hex.encodeHexString(sign));

// 验证签名

boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,

certificatePath);

System.err.println("状态:\r" + status);

assertTrue(status);

}

@Test

public void testVerify() throws Exception {

System.err.println("密钥库证书有效期验证");

boolean status = CertificateCoder.verifyCertificate(new Date(),

keyStorePath, keyStorePassword, alias);

System.err.println("证书状态:\r" + status);

assertTrue(status);

}

}

第一个测试方法，用于提取公钥/私钥进行加密/解密操作。

第二个测试方法，用于提取签名算法进行签名/验证操作。

第三个测试方法，用于测试密钥库该别名对应的证书，当前日期下，是否有效。



OK，任务完成，密钥成功提取，剩下的都是代码基本功了！




相关链接：

Java加密技术（一）——BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC

Java加密技术（二）——对称加密DES&AES

Java加密技术（三）——PBE算法

Java加密技术（四）——非对称加密算法RSA

Java加密技术（五）——非对称加密算法的由来

Java加密技术（六）——数字签名算法DSA

Java加密技术（七）——非对称加密算法最高ECC

Java加密技术（八）——数字证书

Java加密技术（九）——初探SSL

Java加密技术（十）——单向认证

Java加密技术（十一）——双向认证

Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件



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征服 Apache + SSL | Jasig
CAS使用手札——一、了解Jasig CAS ...

2010-08-12 11:17

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分类:编程语言

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评论

13 楼 qq_16225843 2016-04-28 引用
太牛了 大神








12 楼 jpiverson 2014-10-11 引用
梁老师，你好，最近在做一个https接口的客户端，使用java，对方服务器给我提供了一个pfx的文件，然后提供了一个https://xxx.com的接口地址。我想请问下，我应该如何开始，能否提供一个方向。我在网上找了很多资料还没没有明白，包括也买了您的书，正在拜读中。。。希望您提供一个方向，万分感谢。

11 楼 snowolf 2014-01-07 引用

javagongzi 写道

梁老师，一点建议哈，《java加密与解密的艺术》书里面：11.4 双向认证服务，关于keystoreFile="conf/server.p12" 的配置，开始一直想不明白，为什么把一个数字证书直接配置成了密钥库（密钥库应该=私钥+数字证书），后来花了很长的时间才弄清楚，PKCS#12文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件）包含了私钥，可以直接当做密钥库。下一版书里是否可以加一点关于PKCS#12文件的解释，就像这篇blog，这样读者就不会疑惑了。个人一点小建议哈。

第二版已出，你可以看下是否符合你的需要。整理的过程中，应该做了调整。

10 楼 javagongzi 2014-01-02 引用
梁老师，一点建议哈，《java加密与解密的艺术》书里面：11.4 双向认证服务，关于keystoreFile="conf/server.p12" 的配置，开始一直想不明白，为什么把一个数字证书直接配置成了密钥库（密钥库应该=私钥+数字证书），后来花了很长的时间才弄清楚，PKCS#12文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件）包含了私钥，可以直接当做密钥库。下一版书里是否可以加一点关于PKCS#12文件的解释，就像这篇blog，这样读者就不会疑惑了。个人一点小建议哈。

9 楼 javalxx 2013-05-10 引用
根据pfx产生私钥，程序报java.security.UnrecoverableKeyException: Cannot recover key

请问如何解决？

8 楼 foxblue_hg 2012-10-25 引用
基本常用的功能都有了。谢谢分享。

7 楼 cloudfile 2012-07-10 引用

snowolf 写道

由于我在做pfx，keystore时，使用的密码都是一样的，所以有部分代码可能存在问题，现已更正，请测试反馈问题。


snowolf 写道

由于我在做pfx，keystore时，使用的密码都是一样的，所以有部分代码可能存在问题，现已更正，请测试反馈问题。


测试通过，谢谢！


6 楼 snowolf 2012-07-09 引用
由于我在做pfx，keystore时，使用的密码都是一样的，所以有部分代码可能存在问题，现已更正，请测试反馈问题。


5 楼 jiao_zg22 2012-05-02 引用
将jks转换为pfx时修改密码，为什么会出现“发生一个内部错误。您正在导入的私钥需要一个加密服务程序，但您的系统上没有安装提供程序”呢？

不转的时候可以导入成功

4 楼 沙舟狼客 2011-12-08 引用
不知道lz尝试着实现一个spi没，比如如何把国密的SM2密钥放进KeyStore

3 楼 snowolf 2010-11-18 引用

maybe723 写道

那对于单个cer格式的证书，这种证书没有私钥而只有公钥和CA的签名吧，这种证书在双向认证中，服务器端是不能认别出对方的身份并做签名的吧，而做签名要使用私钥，那这个私钥是保存在哪里?

cer证书文件本身就是算法以及公钥的载体，而私钥就需要私密保存，不对外公布了！

2 楼 maybe723 2010-11-17 引用
那对于单个cer格式的证书，这种证书没有私钥而只有公钥和CA的签名吧，这种证书在双向认证中，服务器端是不能认别出对方的身份并做签名的吧，而做签名要使用私钥，那这个私钥是保存在哪里?

1 楼 wukele 2010-08-12 引用
相信以后会用到。