Java加密技术(八)——数字证书

2015/03/19 09:40
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Java加密技术(八)——数字证书

Javakeystorekeytool数字证书

    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  

  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: 

Console代码  

  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.   

  18. 输入<tomcat>的主密码  

  19.         (如果和 keystore 密码相同,按回车):  

  20. 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  

  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: 

Console代码  

  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! 

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  

  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.   

  11. import javax.crypto.Cipher;  

  12.   

  13. /** 

  14.  * 证书组件 

  15.  *  

  16.  * @author 梁栋 

  17.  * @version 1.0 

  18.  * @since 1.0 

  19.  */  

  20. public abstract class CertificateCoder extends Coder {  

  21.   

  22.   

  23.     /** 

  24.      * Java密钥库(Java Key Store,JKS)KEY_STORE 

  25.      */  

  26.     public static final String KEY_STORE = "JKS";  

  27.   

  28.     public static final String X509 = "X.509";  

  29.   

  30.     /** 

  31.      * 由KeyStore获得私钥 

  32.      *  

  33.      * @param keyStorePath 

  34.      * @param alias 

  35.      * @param password 

  36.      * @return 

  37.      * @throws Exception 

  38.      */  

  39.     private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias,  

  40.             String password) throws Exception {  

  41.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  

  42.         PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());  

  43.         return key;  

  44.     }  

  45.   

  46.     /** 

  47.      * 由Certificate获得公钥 

  48.      *  

  49.      * @param certificatePath 

  50.      * @return 

  51.      * @throws Exception 

  52.      */  

  53.     private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)  

  54.             throws Exception {  

  55.         Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  

  56.         PublicKey key = certificate.getPublicKey();  

  57.         return key;  

  58.     }  

  59.   

  60.     /** 

  61.      * 获得Certificate 

  62.      *  

  63.      * @param certificatePath 

  64.      * @return 

  65.      * @throws Exception 

  66.      */  

  67.     private static Certificate getCertificate(String certificatePath)  

  68.             throws Exception {  

  69.         CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory  

  70.                 .getInstance(X509);  

  71.         FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);  

  72.   

  73.         Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);  

  74.         in.close();  

  75.   

  76.         return certificate;  

  77.     }  

  78.   

  79.     /** 

  80.      * 获得Certificate 

  81.      *  

  82.      * @param keyStorePath 

  83.      * @param alias 

  84.      * @param password 

  85.      * @return 

  86.      * @throws Exception 

  87.      */  

  88.     private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,  

  89.             String alias, String password) throws Exception {  

  90.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  

  91.         Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);  

  92.   

  93.         return certificate;  

  94.     }  

  95.   

  96.     /** 

  97.      * 获得KeyStore 

  98.      *  

  99.      * @param keyStorePath 

  100.      * @param password 

  101.      * @return 

  102.      * @throws Exception 

  103.      */  

  104.     private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)  

  105.             throws Exception {  

  106.         FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);  

  107.         KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);  

  108.         ks.load(is, password.toCharArray());  

  109.         is.close();  

  110.         return ks;  

  111.     }  

  112.   

  113.     /** 

  114.      * 私钥加密 

  115.      *  

  116.      * @param data 

  117.      * @param keyStorePath 

  118.      * @param alias 

  119.      * @param password 

  120.      * @return 

  121.      * @throws Exception 

  122.      */  

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

  124.             String alias, String password) throws Exception {  

  125.         // 取得私钥  

  126.         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);  

  127.   

  128.         // 对数据加密  

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

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

  131.   

  132.         return cipher.doFinal(data);  

  133.   

  134.     }  

  135.   

  136.     /** 

  137.      * 私钥解密 

  138.      *  

  139.      * @param data 

  140.      * @param keyStorePath 

  141.      * @param alias 

  142.      * @param password 

  143.      * @return 

  144.      * @throws Exception 

  145.      */  

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

  147.             String alias, String password) throws Exception {  

  148.         // 取得私钥  

  149.         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);  

  150.   

  151.         // 对数据加密  

  152.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  

  153.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  

  154.   

  155.         return cipher.doFinal(data);  

  156.   

  157.     }  

  158.   

  159.     /** 

  160.      * 公钥加密 

  161.      *  

  162.      * @param data 

  163.      * @param certificatePath 

  164.      * @return 

  165.      * @throws Exception 

  166.      */  

  167.     public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  

  168.             throws Exception {  

  169.   

  170.         // 取得公钥  

  171.         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  

  172.         // 对数据加密  

  173.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  

  174.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  

  175.   

  176.         return cipher.doFinal(data);  

  177.   

  178.     }  

  179.   

  180.     /** 

  181.      * 公钥解密 

  182.      *  

  183.      * @param data 

  184.      * @param certificatePath 

  185.      * @return 

  186.      * @throws Exception 

  187.      */  

  188.     public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  

  189.             throws Exception {  

  190.         // 取得公钥  

  191.         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  

  192.   

  193.         // 对数据加密  

  194.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  

  195.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  

  196.   

  197.         return cipher.doFinal(data);  

  198.   

  199.     }  

  200.   

  201.     /** 

  202.      * 验证Certificate 

  203.      *  

  204.      * @param certificatePath 

  205.      * @return 

  206.      */  

  207.     public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {  

  208.         return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);  

  209.     }  

  210.   

  211.     /** 

  212.      * 验证Certificate是否过期或无效 

  213.      *  

  214.      * @param date 

  215.      * @param certificatePath 

  216.      * @return 

  217.      */  

  218.     public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {  

  219.         boolean status = true;  

  220.         try {  

  221.             // 取得证书  

  222.             Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  

  223.             // 验证证书是否过期或无效  

  224.             status = verifyCertificate(date, certificate);  

  225.         } catch (Exception e) {  

  226.             status = false;  

  227.         }  

  228.         return status;  

  229.     }  

  230.   

  231.     /** 

  232.      * 验证证书是否过期或无效 

  233.      *  

  234.      * @param date 

  235.      * @param certificate 

  236.      * @return 

  237.      */  

  238.     private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {  

  239.         boolean status = true;  

  240.         try {  

  241.             X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;  

  242.             x509Certificate.checkValidity(date);  

  243.         } catch (Exception e) {  

  244.             status = false;  

  245.         }  

  246.         return status;  

  247.     }  

  248.   

  249.     /** 

  250.      * 签名 

  251.      *  

  252.      * @param keyStorePath 

  253.      * @param alias 

  254.      * @param password 

  255.      *  

  256.      * @return 

  257.      * @throws Exception 

  258.      */  

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

  260.             String password) throws Exception {  

  261.         // 获得证书  

  262.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(  

  263.                 keyStorePath, alias, password);  

  264.         // 获取私钥  

  265.         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password);  

  266.         // 取得私钥  

  267.         PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password  

  268.                 .toCharArray());  

  269.   

  270.         // 构建签名  

  271.         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  

  272.                 .getSigAlgName());  

  273.         signature.initSign(privateKey);  

  274.         signature.update(sign);  

  275.         return encryptBASE64(signature.sign());  

  276.     }  

  277.   

  278.     /** 

  279.      * 验证签名 

  280.      *  

  281.      * @param data 

  282.      * @param sign 

  283.      * @param certificatePath 

  284.      * @return 

  285.      * @throws Exception 

  286.      */  

  287.     public static boolean verify(byte[] data, String sign,  

  288.             String certificatePath) throws Exception {  

  289.         // 获得证书  

  290.         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);  

  291.         // 获得公钥  

  292.         PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();  

  293.         // 构建签名  

  294.         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  

  295.                 .getSigAlgName());  

  296.         signature.initVerify(publicKey);  

  297.         signature.update(data);  

  298.   

  299.         return signature.verify(decryptBASE64(sign));  

  300.   

  301.     }  

  302.   

  303.     /** 

  304.      * 验证Certificate 

  305.      *  

  306.      * @param keyStorePath 

  307.      * @param alias 

  308.      * @param password 

  309.      * @return 

  310.      */  

  311.     public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,  

  312.             String alias, String password) {  

  313.         boolean status = true;  

  314.         try {  

  315.             Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias,  

  316.                     password);  

  317.             status = verifyCertificate(date, certificate);  

  318.         } catch (Exception e) {  

  319.             status = false;  

  320.         }  

  321.         return status;  

  322.     }  

  323.   

  324.     /** 

  325.      * 验证Certificate 

  326.      *  

  327.      * @param keyStorePath 

  328.      * @param alias 

  329.      * @param password 

  330.      * @return 

  331.      */  

  332.     public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias,  

  333.             String password) {  

  334.         return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password);  

  335.     }  

  336. }  



再给出一个测试类: 

Java代码  

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

  2.   

  3. import org.junit.Test;  

  4.   

  5. /** 

  6.  *  

  7.  * @author 梁栋 

  8.  * @version 1.0 

  9.  * @since 1.0 

  10.  */  

  11. public class CertificateCoderTest {  

  12.     private String password = "123456";  

  13.     private String alias = "www.zlex.org";  

  14.     private String certificatePath = "d:/zlex.cer";  

  15.     private String keyStorePath = "d:/zlex.keystore";  

  16.   

  17.     @Test  

  18.     public void test() throws Exception {  

  19.         System.err.println("公钥加密——私钥解密");  

  20.         String inputStr = "Ceritifcate";  

  21.         byte[] data = inputStr.getBytes();  

  22.   

  23.         byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,  

  24.                 certificatePath);  

  25.   

  26.         byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,  

  27.                 keyStorePath, alias, password);  

  28.         String outputStr = new String(decrypt);  

  29.   

  30.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  

  31.   

  32.         // 验证数据一致  

  33.         assertArrayEquals(data, decrypt);  

  34.   

  35.         // 验证证书有效  

  36.         assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));  

  37.   

  38.     }  

  39.   

  40.     @Test  

  41.     public void testSign() throws Exception {  

  42.         System.err.println("私钥加密——公钥解密");  

  43.   

  44.         String inputStr = "sign";  

  45.         byte[] data = inputStr.getBytes();  

  46.   

  47.         byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,  

  48.                 keyStorePath, alias, password);  

  49.   

  50.         byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,  

  51.                 certificatePath);  

  52.   

  53.         String outputStr = new String(decodedData);  

  54.         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  

  55.         assertEquals(inputStr, outputStr);  

  56.   

  57.         System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  

  58.         // 产生签名  

  59.         String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,  

  60.                 password);  

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

  62.   

  63.         // 验证签名  

  64.         boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,  

  65.                 certificatePath);  

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

  67.         assertTrue(status);  

  68.   

  69.     }  

  70. }  



控制台输出: 

Console代码  

  1. 公钥加密——私钥解密  

  2. 加密前: Ceritificate  

  3.   

  4. 解密后: Ceritificate  

  5.   

  6. 私钥加密——公钥解密  

  7. 加密前: sign  

  8.   

  9. 解密后: sign  

  10. 私钥签名——公钥验证签名  

  11. 签名:  

  12. pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7  

  13. 6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM  

  14. OfvX0e7/wplxLbySaKQ=  

  15.   

  16. 状态:  

  17. 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  

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


控制台输出: 

Console代码  

  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.   

  9. 警告:  

  10. 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  

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


控制台输出: 

Console代码  

  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.   

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

  7.       [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]  

  8.   

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

  10.   

  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.   

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

  15.   

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

  17.       [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]  

  18.   

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

  20.   

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

  22.       [证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]  

  23.   

  24.   

  25.   s = 已验证签名  

  26.   m = 在清单中列出条目  

  27.   k = 在密钥库中至少找到了一个证书  

  28.   i = 在身份作用域内至少找到了一个证书  

  29.   

  30. jar 已验证。  

  31.   

  32. 警告:  

  33. 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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