Java加密技术（八）——数字证书

2023-08-22 18:04:40

原文：http://snowolf.iteye.com/blog/391931

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。Java加密技术（八）——数字证书

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：

  1. 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：

  1. 输入keystore密码：
  2. 再次输入新密码:
  3. 您的名字与姓氏是什么？
  4. [Unknown]：  www.zlex.org
  5. 您的组织单位名称是什么？
  6. [Unknown]：  zlex
  7. 您的组织名称是什么？
  8. [Unknown]：  zlex
  9. 您所在的城市或区域名称是什么？
  10. [Unknown]：  BJ
  11. 您所在的州或省份名称是什么？
  12. [Unknown]：  BJ
  13. 该单位的两字母国家代码是什么
  14. [Unknown]：  CN
  15. CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？
  16. [否]：  Y
  17. 输入<tomcat>的主密码
  18. （如果和 keystore 密码相同，按回车）：
  19. 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：

  1. 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：

  1. 输入keystore密码：
  2. 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！Java加密技术（八）——数字证书

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）

  1. import java.io.FileInputStream;
  2. import java.security.KeyStore;
  3. import java.security.PrivateKey;
  4. import java.security.PublicKey;
  5. import java.security.Signature;
  6. import java.security.cert.Certificate;
  7. import java.security.cert.CertificateFactory;
  8. import java.security.cert.X509Certificate;
  9. import java.util.Date;
  10. import javax.crypto.Cipher;
  11. /**
  12. * 证书组件
  13. *
  14. * @author 梁栋
  15. * @version 1.0
  16. * @since 1.0
  17. */
  18. public abstract class CertificateCoder extends Coder {
  19. /**
  20. * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE
  21. */
  22. public static final String KEY_STORE = "JKS";
  23. public static final String X509 = "X.509";
  24. /**
  25. * 由KeyStore获得私钥
  26. *
  27. * @param keyStorePath
  28. * @param alias
  29. * @param password
  30. * @return
  31. * @throws Exception
  32. */
  33. private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias,
  34. String password) throws Exception {
  35. KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);
  36. PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());
  37. return key;
  38. }
  39. /**
  40. * 由Certificate获得公钥
  41. *
  42. * @param certificatePath
  43. * @return
  44. * @throws Exception
  45. */
  46. private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)
  47. throws Exception {
  48. Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);
  49. PublicKey key = certificate.getPublicKey();
  50. return key;
  51. }
  52. /**
  53. * 获得Certificate
  54. *
  55. * @param certificatePath
  56. * @return
  57. * @throws Exception
  58. */
  59. private static Certificate getCertificate(String certificatePath)
  60. throws Exception {
  61. CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory
  62. .getInstance(X509);
  63. FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);
  64. Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);
  65. in.close();
  66. return certificate;
  67. }
  68. /**
  69. * 获得Certificate
  70. *
  71. * @param keyStorePath
  72. * @param alias
  73. * @param password
  74. * @return
  75. * @throws Exception
  76. */
  77. private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,
  78. String alias, String password) throws Exception {
  79. KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);
  80. Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);
  81. return certificate;
  82. }
  83. /**
  84. * 获得KeyStore
  85. *
  86. * @param keyStorePath
  87. * @param password
  88. * @return
  89. * @throws Exception
  90. */
  91. private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)
  92. throws Exception {
  93. FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
  94. KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);
  95. ks.load(is, password.toCharArray());
  96. is.close();
  97. return ks;
  98. }
  99. /**
  100. * 私钥加密
  101. *
  102. * @param data
  103. * @param keyStorePath
  104. * @param alias
  105. * @param password
  106. * @return
  107. * @throws Exception
  108. */
  109. public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,
  110. String alias, String password) throws Exception {
  111. // 取得私钥
  112. PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
  113. // 对数据加密
  114. Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
  115. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
  116. return cipher.doFinal(data);
  117. }
  118. /**
  119. * 私钥解密
  120. *
  121. * @param data
  122. * @param keyStorePath
  123. * @param alias
  124. * @param password
  125. * @return
  126. * @throws Exception
  127. */
  128. public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,
  129. String alias, String password) throws Exception {
  130. // 取得私钥
  131. PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
  132. // 对数据加密
  133. Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
  134. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
  135. return cipher.doFinal(data);
  136. }
  137. /**
  138. * 公钥加密
  139. *
  140. * @param data
  141. * @param certificatePath
  142. * @return
  143. * @throws Exception
  144. */
  145. public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)
  146. throws Exception {
  147. // 取得公钥
  148. PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
  149. // 对数据加密
  150. Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
  151. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
  152. return cipher.doFinal(data);
  153. }
  154. /**
  155. * 公钥解密
  156. *
  157. * @param data
  158. * @param certificatePath
  159. * @return
  160. * @throws Exception
  161. */
  162. public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)
  163. throws Exception {
  164. // 取得公钥
  165. PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
  166. // 对数据加密
  167. Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
  168. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
  169. return cipher.doFinal(data);
  170. }
  171. /**
  172. * 验证Certificate
  173. *
  174. * @param certificatePath
  175. * @return
  176. */
  177. public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {
  178. return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);
  179. }
  180. /**
  181. * 验证Certificate是否过期或无效
  182. *
  183. * @param date
  184. * @param certificatePath
  185. * @return
  186. */
  187. public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {
  188. boolean status = true;
  189. try {
  190. // 取得证书
  191. Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);
  192. // 验证证书是否过期或无效
  193. status = verifyCertificate(date, certificate);
  194. } catch (Exception e) {
  195. status = false;
  196. }
  197. return status;
  198. }
  199. /**
  200. * 验证证书是否过期或无效
  201. *
  202. * @param date
  203. * @param certificate
  204. * @return
  205. */
  206. private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {
  207. boolean status = true;
  208. try {
  209. X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;
  210. x509Certificate.checkValidity(date);
  211. } catch (Exception e) {
  212. status = false;
  213. }
  214. return status;
  215. }
  216. /**
  217. * 签名
  218. *
  219. * @param keyStorePath
  220. * @param alias
  221. * @param password
  222. *
  223. * @return
  224. * @throws Exception
  225. */
  226. public static String sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,
  227. String password) throws Exception {
  228. // 获得证书
  229. X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(
  230. keyStorePath, alias, password);
  231. // 获取私钥
  232. KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);
  233. // 取得私钥
  234. PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password
  235. .toCharArray());
  236. // 构建签名
  237. Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate
  238. .getSigAlgName());
  239. signature.initSign(privateKey);
  240. signature.update(sign);
  241. return encryptBASE64(signature.sign());
  242. }
  243. /**
  244. * 验证签名
  245. *
  246. * @param data
  247. * @param sign
  248. * @param certificatePath
  249. * @return
  250. * @throws Exception
  251. */
  252. public static boolean verify(byte[] data, String sign,
  253. String certificatePath) throws Exception {
  254. // 获得证书
  255. X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);
  256. // 获得公钥
  257. PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();
  258. // 构建签名
  259. Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate
  260. .getSigAlgName());
  261. signature.initVerify(publicKey);
  262. signature.update(data);
  263. return signature.verify(decryptBASE64(sign));
  264. }
  265. /**
  266. * 验证Certificate
  267. *
  268. * @param keyStorePath
  269. * @param alias
  270. * @param password
  271. * @return
  272. */
  273. public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,
  274. String alias, String password) {
  275. boolean status = true;
  276. try {
  277. Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias,
  278. password);
  279. status = verifyCertificate(date, certificate);
  280. } catch (Exception e) {
  281. status = false;
  282. }
  283. return status;
  284. }
  285. /**
  286. * 验证Certificate
  287. *
  288. * @param keyStorePath
  289. * @param alias
  290. * @param password
  291. * @return
  292. */
  293. public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias,
  294. String password) {
  295. return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password);
  296. }
  297. }

再给出一个测试类：

  1. import static org.junit.Assert.*;
  2. import org.junit.Test;
  3. /**
  4. *
  5. * @author 梁栋
  6. * @version 1.0
  7. * @since 1.0
  8. */
  9. public class CertificateCoderTest {
  10. private String password = "123456";
  11. private String alias = "www.zlex.org";
  12. private String certificatePath = "d:/zlex.cer";
  13. private String keyStorePath = "d:/zlex.keystore";
  14. @Test
  15. public void test() throws Exception {
  16. System.err.println("公钥加密——私钥解密");
  17. String inputStr = "Ceritifcate";
  18. byte[] data = inputStr.getBytes();
  19. byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,
  20. certificatePath);
  21. byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,
  22. keyStorePath, alias, password);
  23. String outputStr = new String(decrypt);
  24. System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
  25. // 验证数据一致
  26. assertArrayEquals(data, decrypt);
  27. // 验证证书有效
  28. assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));
  29. }
  30. @Test
  31. public void testSign() throws Exception {
  32. System.err.println("私钥加密——公钥解密");
  33. String inputStr = "sign";
  34. byte[] data = inputStr.getBytes();
  35. byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,
  36. keyStorePath, alias, password);
  37. byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,
  38. certificatePath);
  39. String outputStr = new String(decodedData);
  40. System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
  41. assertEquals(inputStr, outputStr);
  42. System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");
  43. // 产生签名
  44. String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,
  45. password);
  46. System.err.println("签名:\r" + sign);
  47. // 验证签名
  48. boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,
  49. certificatePath);
  50. System.err.println("状态:\r" + status);
  51. assertTrue(status);
  52. }
  53. }

控制台输出：

  1. 公钥加密——私钥解密
  2. 加密前: Ceritificate
  3. 解密后: Ceritificate
  4. 私钥加密——公钥解密
  5. 加密前: sign
  6. 解密后: sign
  7. 私钥签名——公钥验证签名
  8. 签名:
  9. pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7
  10. 6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM
  11. OfvX0e7/wplxLbySaKQ=
  12. 状态:
  13. true

由此完成了证书验证体系！Java加密技术（八）——数字证书

同样，我们可以对代码做签名——代码签名！Java加密技术（八）——数字证书 
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：

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

控制台输出：

  1. 输入密钥库的口令短语：
  2. 正在更新： META-INF/WWW_ZLEX.SF
  3. 正在更新： META-INF/WWW_ZLEX.RSA
  4. 正在签名： org/zlex/security/Security.class
  5. 正在签名： org/zlex/tool/Main$1.class
  6. 正在签名： org/zlex/tool/Main$2.class
  7. 正在签名： org/zlex/tool/Main.class
  8. 警告：
  9. 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！Java加密技术（八）——数字证书 
验证tools.jar，命令如下：

  1. jarsigner -verify -verbose -certs tools.jar

控制台输出：

  1. 402 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/MANIFEST.MF
  2. 532 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.SF
  3. 889 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_ZLEX.RSA
  4. sm       590 Wed Dec 10 13:03:42 CST 2008 org/zlex/security/Security.class
  5. X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN
  6. [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]
  7. sm       705 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$1.class
  8. X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN
  9. [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]
  10. sm       779 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main$2.class
  11. X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN
  12. [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]
  13. sm     12672 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/zlex/tool/Main.class
  14. X.509, CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN
  15. [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]
  16. s = 已验证签名
  17. m = 在清单中列出条目
  18. k = 在密钥库中至少找到了一个证书
  19. i = 在身份作用域内至少找到了一个证书
  20. jar 已验证。
  21. 警告：
  22. 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。 
Java加密技术（八）——数字证书


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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