[zt]Java加密和数字签名

Alex — Thu, 07 Sep 2006 15:59:00 GMT

本文主要谈一下密码学中的加密和数字签名，以及其在java中如何进行使用。对密码学有兴趣的伙伴，推荐看 Bruce Schneier的著作：Applied Crypotography。在jdk1.5的发行版本中安全性方面有了很大的改进，也提供了对RSA算法的直接支持，现在我们从实例入手解决问题（本文仅是作为简单介绍）：

　　一、密码学上常用的概念　

　　1）消息摘要：

　　这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。主要使用单向散列函数算法，可用于检验消息的完整性，和通过散列密码直接以文本形式保存等，目前广泛使用的算法有MD4、MD5、SHA-1，jdk1.5对上面都提供了支持，在java中进行消息摘要很简单， java.security.MessageDigest提供了一个简易的操作方法：

/**
*MessageDigestExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.MessageDigest;
/**
*单一的消息摘要算法，不使用密码.可以用来对明文消息（如：密码）隐藏保存
*/
public class MessageDigestExample{
　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　if(args.length!=1){
　　　System.err.println("Usage:java MessageDigestExample text");
　　　System.exit(1);
　　}

　　byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

　　//使用getInstance("算法")来获得消息摘要,这里使用SHA-1的160位算法
　　MessageDigest messageDigest=MessageDigest.getInstance("SHA-1");

　　System.out.println("\n"+messageDigest.getProvider().getInfo());
　　//开始使用算法
　　messageDigest.update(plainText);
　　System.out.println("\nDigest:");
　　//输出算法运算结果
　　System.out.println(new String(messageDigest.digest(),"UTF8"));
　}
}

　　还可以通过消息认证码来进行加密实现，javax.crypto.Mac提供了一个解决方案，有兴趣者可以参考相关API文档，本文只是简单介绍什么是摘要算法。

这里补充另一个运用消息摘要的方式加密的例子:

public class TestEncrypt {

    public TestEncrypt() {
    }

    /**
     * @param strSrc  :strSrc is a string will be encrypted,
     * @param encName : encName is the algorithm name will be used.
     *                encName dafault to "MD5"
     * @return String
     */
    public String Encrypt(String strSrc, String encName) {

        MessageDigest md = null;
        String strDes = null;

        byte[] bt = strSrc.getBytes();
        try {
            if (encName == null || encName.equals("")) {
                encName = "MD5";
            }
            md = MessageDigest.getInstance(encName);
            md.update(bt);
            strDes = bytes2Hex(md.digest()); //to HexString
        }
        catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            System.out.println("Invalid algorithm.");
            return null;
        }
        return strDes;
    }

    public String bytes2Hex(byte[] bts) {
        String des = "";
        String tmp = null;
        for (int i = 0; i < bts.length; i++) {
            tmp = (Integer.toHexString(bts[i] & 0xFF));
            if (tmp.length() == 1) {
                des += "0";
            }
            des += tmp;
        }
        return des;
    }

    public static void main(String[]args) {
        TestEncrypt te = new TestEncrypt();
        String strSrc = "可以加密汉字.Oh,and english";
        System.out.println("Source String:" + strSrc);
        System.out.println("Encrypted String:");
        System.out.println("Use Def:" + te.Encrypt(strSrc, null));
        System.out.println("Use MD5:" + te.Encrypt(strSrc, "MD5"));
        System.out.println("Use SHA:" + te.Encrypt(strSrc, "SHA-1"));
        System.out.println("Use SHA-256:" + te.Encrypt(strSrc, "SHA-256"));
    }
}

另外，在javawebparts中的 RequestHelpers里的generateGUID方法也涉及到了MD5的方法，代码如下:

public static String generateGUID(HttpServletRequest request) {

    String out = "";
    try {
      // Construct a string that is comprised of:
      // Remote IP Address + Host IP Address + Date (yyyyMMdd) +
      // Time (hhmmssSSa) + Requested Path + Session ID +
      // HashCode Of ParameterMap
      StringBuffer sb = new StringBuffer(1024);
      sb.append(request.getRemoteAddr());
      InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
      sb.append(ia.getHostAddress());
      sb.append(new SimpleDateFormat("yyyyMMddhhmmssSSa").format(new Date()));
      String path = request.getServletPath();
      String pathInfo = request.getPathInfo();
      if (pathInfo != null) {
        path += pathInfo;
      }
      sb.append(path);
      sb.append(request.getSession(false));
      sb.append(request.getParameterMap().hashCode());
      String str = sb.toString();
      // Now encode the string using an MD5 encryption algorithm.
      MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("md5");
      md.update(str.getBytes());
      byte[] digest = md.digest();
      StringBuffer hexStr = new StringBuffer(1024);
      for (int i = 0; i < digest.length; i++) {
        str = Integer.toHexString(0xFF & digest[i]);
        if (str.length() < 2) {
          str = "0" + str;
        }
        hexStr.append(str);
      }
      out = hexStr.toString();
    } catch (NoSuchAlgorithmException nsae) {
      log.error(nsae);
    } catch (UnknownHostException uhe) {
      log.error(uhe);
    }
    // Return the encrypted string.  It should be unique based on the
    // components that comprise the plain text string, and should always be
    // 32 characters thanks to the MD5 algorithm.
    return out;

  } // End generateGUID().

　　2）私钥加密：

　　消息摘要只能检查消息的完整性，但是单向的，对明文消息并不能加密，要加密明文的消息的话，就要使用其他的算法，要确保机密性，我们需要使用私钥密码术来交换私有消息。

　　这种最好理解，使用对称算法。比如：A用一个密钥对一个文件加密，而B读取这个文件的话，则需要和A一样的密钥，双方共享一个私钥（而在web环境下，私钥在传递时容易被侦听）：

　　使用私钥加密的话，首先需要一个密钥，可用javax.crypto.KeyGenerator产生一个密钥(java.security.Key), 然后传递给一个加密工具(javax.crypto.Cipher),该工具再使用相应的算法来进行加密，主要对称算法有：DES（实际密钥只用到56 位），AES（支持三种密钥长度：128、192、256位），通常首先128位，其他的还有DESede等，jdk1.5种也提供了对对称算法的支持，以下例子使用AES算法来加密：

/**
*PrivateExmaple.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import java.security.Key;

/**
*私鈅加密，保证消息机密性
*/
public class PrivateExample{
　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　if(args.length!=1){
　　　System.err.println("Usage:java PrivateExample ");
　　　System.exit(1);
　　}
　　byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

　　//通过KeyGenerator形成一个key
　　System.out.println("\nStart generate AES key");
　　KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("AES");
　　keyGen.init(128);
　　Key key=keyGen.generateKey();
　　System.out.println("Finish generating DES key");

　　//获得一个私鈅加密类Cipher，ECB是加密方式，PKCS5Padding是填充方法
　　Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
　　System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo());

　　//使用私鈅加密
　　System.out.println("\nStart encryption:");
　　cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
　　byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);
　　System.out.println("Finish encryption:");
　　System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));

　　System.out.println("\nStart decryption:");
　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
　　byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);
　　System.out.println("Finish decryption:");

　　System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));

　}
}

　　3）公钥加密：

　　上面提到，私钥加密需要一个共享的密钥，那么如何传递密钥呢？web环境下，直接传递的话很容易被侦听到，幸好有了公钥加密的出现。公钥加密也叫不对称加密，不对称算法使用一对密钥对，一个公钥，一个私钥，使用公钥加密的数据，只有私钥能解开（可用于加密）；同时，使用私钥加密的数据，只有公钥能解开（签名）。但是速度很慢（比私钥加密慢100到1000倍），公钥的主要算法有RSA，还包括Blowfish,Diffie-Helman等， jdk1.5种提供了对RSA的支持，是一个改进的地方：

/**
*PublicExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.Key;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.KeyPair;
/**
*一个简单的公鈅加密例子,Cipher类使用KeyPairGenerator生成的公鈅和私鈅
*/
public class PublicExample{
　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　if(args.length!=1){
　　　System.err.println("Usage:java PublicExample ");
　　　System.exit(1);
　　}

　　byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");
　　//构成一个RSA密钥
　　System.out.println("\nStart generating RSA key");
　　KeyPairGenerator keyGen=KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
　　keyGen.initialize(1024);
　　KeyPair key=keyGen.generateKeyPair();
　　System.out.println("Finish generating RSA key");

　　//获得一个RSA的Cipher类，使用公鈅加密
　　Cipher cipher=Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
　　System.out.println("\n"+cipher.getProvider().getInfo());

　　System.out.println("\nStart encryption");
　　cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key.getPublic());
　　byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);
　　System.out.println("Finish encryption:");
　　System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));

　　//使用私鈅解密
　　System.out.println("\nStart decryption");
　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key.getPrivate());
　　byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);
　　System.out.println("Finish decryption:");
　　System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));
　}
}

Alex 2006-09-07 23:59 发表评论

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