Java加密技术(五)——非对称加密算法的由来DH

2015/03/19 09:38
阅读数 9

Java加密技术(五)——非对称加密算法的由来DH

Java非对称加密算法dh 

    接下来我们分析DH加密算法,一种适基于密钥一致协议的加密算法。 
DH 
Diffie-Hellman算法(D-H算法),密钥一致协议。是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的、可以共享的密钥。换句话说,就是由甲方产出一对密钥(公钥、私钥),乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对(公钥、私钥)。以此为基线,作为数据传输保密基础,同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥(SecretKey)对数据加密。这样,在互通了本地密钥(SecretKey)算法后,甲乙双方公开自己的公钥,使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据,同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。不单单是甲乙双方两方,可以扩展为多方共享数据通讯,这样就完成了网络交互数据的安全通讯!该算法源于中国的同余定理——中国馀数定理。  

流程分析: 

1.甲方构建密钥对儿,将公钥公布给乙方,将私钥保留;双方约定数据加密算法;乙方通过甲方公钥构建密钥对儿,将公钥公布给甲方,将私钥保留。 
2.甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥加密数据,发送给乙方加密后的数据;乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥对数据解密。 
3.乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥加密数据,发送给甲方加密后的数据;甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥对数据解密。 


通过java代码实现如下:Coder类见 Java加密技术(一) 

Java代码  

  1. import java.security.Key;  

  2. import java.security.KeyFactory;  

  3. import java.security.KeyPair;  

  4. import java.security.KeyPairGenerator;  

  5. import java.security.PublicKey;  

  6. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  

  7. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  

  8. import java.util.HashMap;  

  9. import java.util.Map;  

  10.   

  11. import javax.crypto.Cipher;  

  12. import javax.crypto.KeyAgreement;  

  13. import javax.crypto.SecretKey;  

  14. import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;  

  15. import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;  

  16. import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;  

  17.   

  18. /** 

  19.  * DH安全编码组件 

  20.  *  

  21.  * @author 梁栋 

  22.  * @version 1.0 

  23.  * @since 1.0 

  24.  */  

  25. public abstract class DHCoder extends Coder {  

  26.     public static final String ALGORITHM = "DH";  

  27.   

  28.     /** 

  29.      * 默认密钥字节数 

  30.      *  

  31.      * <pre> 

  32.      * DH 

  33.      * Default Keysize 1024   

  34.      * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive). 

  35.      * </pre> 

  36.      */  

  37.     private static final int KEY_SIZE = 1024;  

  38.   

  39.     /** 

  40.      * DH加密下需要一种对称加密算法对数据加密,这里我们使用DES,也可以使用其他对称加密算法。 

  41.      */  

  42.     public static final String SECRET_ALGORITHM = "DES";  

  43.     private static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey";  

  44.     private static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey";  

  45.   

  46.     /** 

  47.      * 初始化甲方密钥 

  48.      *  

  49.      * @return  

  50.      * @throws Exception 

  51.      */  

  52.     public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {  

  53.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator  

  54.                 .getInstance(ALGORITHM);  

  55.         keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);  

  56.   

  57.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  

  58.   

  59.         // 甲方公钥  

  60.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  

  61.   

  62.         // 甲方私钥  

  63.         DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();  

  64.   

  65.         Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  

  66.   

  67.         keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  

  68.         keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  

  69.         return keyMap;  

  70.     }  

  71.   

  72.     /** 

  73.      * 初始化乙方密钥 

  74.      *  

  75.      * @param key 

  76.      *            甲方公钥 

  77.      * @return 

  78.      * @throws Exception 

  79.      */  

  80.     public static Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception {  

  81.         // 解析甲方公钥  

  82.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  

  83.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  

  84.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  

  85.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  

  86.   

  87.         // 由甲方公钥构建乙方密钥  

  88.         DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) pubKey).getParams();  

  89.   

  90.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator  

  91.                 .getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  

  92.         keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec);  

  93.   

  94.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  

  95.   

  96.         // 乙方公钥  

  97.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  

  98.   

  99.         // 乙方私钥  

  100.         DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();  

  101.   

  102.         Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  

  103.   

  104.         keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  

  105.         keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  

  106.   

  107.         return keyMap;  

  108.     }  

  109.   

  110.     /** 

  111.      * 加密<br> 

  112.      *  

  113.      * @param data 

  114.      *            待加密数据 

  115.      * @param publicKey 

  116.      *            甲方公钥 

  117.      * @param privateKey 

  118.      *            乙方私钥 

  119.      * @return 

  120.      * @throws Exception 

  121.      */  

  122.     public static byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey,  

  123.             String privateKey) throws Exception {  

  124.   

  125.         // 生成本地密钥  

  126.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  

  127.   

  128.         // 数据加密  

  129.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  

  130.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);  

  131.   

  132.         return cipher.doFinal(data);  

  133.     }  

  134.   

  135.     /** 

  136.      * 解密<br> 

  137.      *  

  138.      * @param data 

  139.      *            待解密数据 

  140.      * @param publicKey 

  141.      *            乙方公钥 

  142.      * @param privateKey 

  143.      *            乙方私钥 

  144.      * @return 

  145.      * @throws Exception 

  146.      */  

  147.     public static byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey,  

  148.             String privateKey) throws Exception {  

  149.   

  150.         // 生成本地密钥  

  151.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  

  152.         // 数据解密  

  153.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  

  154.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);  

  155.   

  156.         return cipher.doFinal(data);  

  157.     }  

  158.   

  159.     /** 

  160.      * 构建密钥 

  161.      *  

  162.      * @param publicKey 

  163.      *            公钥 

  164.      * @param privateKey 

  165.      *            私钥 

  166.      * @return 

  167.      * @throws Exception 

  168.      */  

  169.     private static SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey)  

  170.             throws Exception {  

  171.         // 初始化公钥  

  172.         byte[] pubKeyBytes = decryptBASE64(publicKey);  

  173.   

  174.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  

  175.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes);  

  176.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  

  177.   

  178.         // 初始化私钥  

  179.         byte[] priKeyBytes = decryptBASE64(privateKey);  

  180.   

  181.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes);  

  182.         Key priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  

  183.   

  184.         KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance(keyFactory  

  185.                 .getAlgorithm());  

  186.         keyAgree.init(priKey);  

  187.         keyAgree.doPhase(pubKey, true);  

  188.   

  189.         // 生成本地密钥  

  190.         SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM);  

  191.   

  192.         return secretKey;  

  193.     }  

  194.   

  195.     /** 

  196.      * 取得私钥 

  197.      *  

  198.      * @param keyMap 

  199.      * @return 

  200.      * @throws Exception 

  201.      */  

  202.     public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)  

  203.             throws Exception {  

  204.         Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);  

  205.   

  206.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  

  207.     }  

  208.   

  209.     /** 

  210.      * 取得公钥 

  211.      *  

  212.      * @param keyMap 

  213.      * @return 

  214.      * @throws Exception 

  215.      */  

  216.     public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)  

  217.             throws Exception {  

  218.         Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);  

  219.   

  220.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  

  221.     }  

  222. }  



再给出一个测试类: 

Java代码  

  1. import static org.junit.Assert.*;  

  2.   

  3. import java.util.Map;  

  4.   

  5. import org.junit.Test;  

  6.   

  7. /** 

  8.  *  

  9.  * @author 梁栋 

  10.  * @version 1.0 

  11.  * @since 1.0 

  12.  */  

  13. public class DHCoderTest {  

  14.   

  15.     @Test  

  16.     public void test() throws Exception {  

  17.         // 生成甲方密钥对儿  

  18.         Map<String, Object> aKeyMap = DHCoder.initKey();  

  19.         String aPublicKey = DHCoder.getPublicKey(aKeyMap);  

  20.         String aPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(aKeyMap);  

  21.   

  22.         System.err.println("甲方公钥:\r" + aPublicKey);  

  23.         System.err.println("甲方私钥:\r" + aPrivateKey);  

  24.           

  25.         // 由甲方公钥产生本地密钥对儿  

  26.         Map<String, Object> bKeyMap = DHCoder.initKey(aPublicKey);  

  27.         String bPublicKey = DHCoder.getPublicKey(bKeyMap);  

  28.         String bPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(bKeyMap);  

  29.           

  30.         System.err.println("乙方公钥:\r" + bPublicKey);  

  31.         System.err.println("乙方私钥:\r" + bPrivateKey);  

  32.           

  33.         String aInput = "abc ";  

  34.         System.err.println("原文: " + aInput);  

  35.   

  36.         // 由甲方公钥,乙方私钥构建密文  

  37.         byte[] aCode = DHCoder.encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey,  

  38.                 bPrivateKey);  

  39.   

  40.         // 由乙方公钥,甲方私钥解密  

  41.         byte[] aDecode = DHCoder.decrypt(aCode, bPublicKey, aPrivateKey);  

  42.         String aOutput = (new String(aDecode));  

  43.   

  44.         System.err.println("解密: " + aOutput);  

  45.   

  46.         assertEquals(aInput, aOutput);  

  47.   

  48.         System.err.println(" ===============反过来加密解密================== ");  

  49.         String bInput = "def ";  

  50.         System.err.println("原文: " + bInput);  

  51.   

  52.         // 由乙方公钥,甲方私钥构建密文  

  53.         byte[] bCode = DHCoder.encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey,  

  54.                 aPrivateKey);  

  55.   

  56.         // 由甲方公钥,乙方私钥解密  

  57.         byte[] bDecode = DHCoder.decrypt(bCode, aPublicKey, bPrivateKey);  

  58.         String bOutput = (new String(bDecode));  

  59.   

  60.         System.err.println("解密: " + bOutput);  

  61.   

  62.         assertEquals(bInput, bOutput);  

  63.     }  

  64.   

  65. }  



控制台输出: 

Console代码  

  1. 甲方公钥:  

  2. MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz  

  3. W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG  

  4. kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAdAWBVmIzqcko  

  5. Ej6qFjLDL2+Y3FPq1iRbnOyOpDj71yKaK1K+FhTv04B0zy4DKcvAASV7/Gv0W+bgqdmffRkqrQ==  

  6.   

  7. 甲方私钥:  

  8. MIHRAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX  

  9. rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD  

  10. TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQyAjACJRfy1LyR  

  11. eHyD+4Hfb+xR0uoIGR1oL9i9Nk6g2AAuaDPgEVWHn+QXID13yL/uDos=  

  12.   

  13. 乙方公钥:  

  14. MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz  

  15. W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG  

  16. kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAVEYSfBA+I9nr  

  17. dWw3OBv475C+eBrWBBYqt0m6/eu4ptuDQHwV4MmUtKAC2wc2nNrdb1wmBhY1X8RnWkJ1XmdDbQ==  

  18.   

  19. 乙方私钥:  

  20. MIHSAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX  

  21. rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD  

  22. TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQzAjEAqaZiCdXp  

  23. 2iNpdBlHRaO9ir70wo2n32xNlIzIX19VLSPCDdeUWkgRv4CEj/8k+/yd  

  24.   

  25. 原文: abc   

  26. 解密: abc   

  27.  ===============反过来加密解密==================   

  28. 原文: def   

  29. 解密: def   

展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部