Java加密技术

转自：http://www.cnblogs.com/duanxz/archive/2012/12/24/2830736.html

如基本的单向加密算法： 

• BASE64 严格地说，属于编码格式，而非加密算法
• MD5(Message Digest algorithm 5，信息摘要算法)
• SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)
• HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码)

    复杂的对称加密（DES、PBE）、非对称加密算法： 

• DES(Data Encryption Standard，数据加密算法)
• PBE(Password-based encryption，基于密码验证)
• RSA(算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman)
• DH(Diffie-Hellman算法，密钥一致协议)
• DSA(Digital Signature Algorithm，数字签名)
• ECC(Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学)

    本篇内容简要介绍BASE64、MD5、SHA、HMAC几种方法。 
    MD5、SHA、HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。 

BASE64 
按照RFC2045的定义，Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来把任意序列的8位字节描述为一种不易被人直接识别的形式。（The Base64 Content-Transfer-Encoding is designed to represent arbitrary sequences of octets in a form that need not be humanly readable.） 
常见于邮件、http加密，截取http信息，你就会发现登录操作的用户名、密码字段通过BASE64加密的。 

 

通过java代码实现如下： 

/**
 * BASE64解密
 *
 * @param key
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
    return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
}

/**
 * BASE64加密
 *
 * @param key
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
    return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
}

主要就是BASE64Encoder、BASE64Decoder两个类，我们只需要知道使用对应的方法即可。另，BASE加密后产生的字节位数是8的倍数，如果不够位数以=符号填充。 

MD5 
MD5 -- message-digest algorithm 5 （信息-摘要算法）缩写，广泛用于加密和解密技术，常用于文件校验。校验？不管文件多大，经过MD5后都能生成唯一的MD5值。好比现在的ISO校验，都是MD5校验。怎么用？当然是把ISO经过MD5后产生MD5的值。一般下载linux-ISO的朋友都见过下载链接旁边放着MD5的串。就是用来验证文件是否一致的。 

 

通过java代码实现如下： 

/**
 * MD5加密
 *
 * @param data
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {

    MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
    md5.update(data);

    return md5.digest();

}

通常我们不直接使用上述MD5加密。通常将MD5产生的字节数组交给BASE64再加密一把，得到相应的字符串。 

SHA 
SHA(Secure Hash Algorithm，安全散列算法），数字签名等密码学应用中重要的工具，被广泛地应用于电子商务等信息安全领域。虽然，SHA与MD5通过碰撞法都被破解了， 但是SHA仍然是公认的安全加密算法，较之MD5更为安全。 

 

通过java代码实现如下： 

    /**
     * SHA加密
     *
     * @param data
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {

        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
        sha.update(data);

        return sha.digest();

    }
}

HMAC 
HMAC(Hash Message Authentication Code，散列消息鉴别码，基于密钥的Hash算法的认证协议。消息鉴别码实现鉴别的原理是，用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。 

 

通过java代码实现如下： 

/**
 * 初始化HMAC密钥
 *
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static String initMacKey() throws Exception {
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

    SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
    return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
}

/**
 * HMAC加密
 *
 * @param data
 * @param key
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {

    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
    Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
    mac.init(secretKey);

    return mac.doFinal(data);

}

给出一个完整类，如下： 

import java.security.MessageDigest;

import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.SecretKey;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

/**
 * 基础加密组件
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class Coder {
    public static final String KEY_SHA = "SHA";
    public static final String KEY_MD5 = "MD5";

    /**
     * MAC算法可选以下多种算法
     *
     *
     * HmacMD5
     * HmacSHA1
     * HmacSHA256
     * HmacSHA384
     * HmacSHA512
     *
     */
    public static final String KEY_MAC = "HmacMD5";

    /**
     * BASE64解密
     *
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
        return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
    }

    /**
     * BASE64加密
     *
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
        return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
    }

    /**
     * MD5加密
     *
     * @param data
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptMD5(byte[] data) throws Exception {

        MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance(KEY_MD5);
        md5.update(data);

        return md5.digest();

    }

    /**
     * SHA加密
     *
     * @param data
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptSHA(byte[] data) throws Exception {

        MessageDigest sha = MessageDigest.getInstance(KEY_SHA);
        sha.update(data);

        return sha.digest();

    }

    /**
     * 初始化HMAC密钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String initMacKey() throws Exception {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KEY_MAC);

        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
        return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
    }

    /**
     * HMAC加密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptHMAC(byte[] data, String key) throws Exception {

        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(decryptBASE64(key), KEY_MAC);
        Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        mac.init(secretKey);

        return mac.doFinal(data);

    }
}

再给出一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class CoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "简单加密";
        System.err.println("原文:\n" + inputStr);

        byte[] inputData = inputStr.getBytes();
        String code = Coder.encryptBASE64(inputData);

        System.err.println("BASE64加密后:\n" + code);

        byte[] output = Coder.decryptBASE64(code);

        String outputStr = new String(output);

        System.err.println("BASE64解密后:\n" + outputStr);

        // 验证BASE64加密解密一致性
        assertEquals(inputStr, outputStr);

        // 验证MD5对于同一内容加密是否一致
        assertArrayEquals(Coder.encryptMD5(inputData), Coder
                .encryptMD5(inputData));

        // 验证SHA对于同一内容加密是否一致
        assertArrayEquals(Coder.encryptSHA(inputData), Coder
                .encryptSHA(inputData));

        String key = Coder.initMacKey();
        System.err.println("Mac密钥:\n" + key);

        // 验证HMAC对于同一内容，同一密钥加密是否一致
        assertArrayEquals(Coder.encryptHMAC(inputData, key), Coder.encryptHMAC(
                inputData, key));

        BigInteger md5 = new BigInteger(Coder.encryptMD5(inputData));
        System.err.println("MD5:\n" + md5.toString(16));

        BigInteger sha = new BigInteger(Coder.encryptSHA(inputData));
        System.err.println("SHA:\n" + sha.toString(32));

        BigInteger mac = new BigInteger(Coder.encryptHMAC(inputData, inputStr));
        System.err.println("HMAC:\n" + mac.toString(16));
    }
}

控制台输出： 

原文:
简单加密
BASE64加密后:
566A5Y2V5Yqg5a+G

BASE64解密后:
简单加密
Mac密钥:
uGxdHC+6ylRDaik++leFtGwiMbuYUJ6mqHWyhSgF4trVkVBBSQvY/a22xU8XT1RUemdCWW155Bke
pBIpkd7QHg==

MD5:
-550b4d90349ad4629462113e7934de56
SHA:
91k9vo7p400cjkgfhjh0ia9qthsjagfn
HMAC:
2287d192387e95694bdbba2fa941009a

注意 
编译时，可能会看到如下提示： 

引用

 

警告：sun.misc.BASE64Decoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除 

import sun.misc.BASE64Decoder; 
               ^ 
警告：sun.misc.BASE64Encoder 是 Sun 的专用 API，可能会在未来版本中删除 

import sun.misc.BASE64Encoder; 
               ^ 

BASE64Encoder和BASE64Decoder是非官方JDK实现类。虽然可以在JDK里能找到并使用，但是在API里查不到。JRE 中 sun 和 com.sun 开头包的类都是未被文档化的，他们属于 java, javax 类库的基础，其中的实现大多数与底层平台有关，一般来说是不推荐使用的。 


    BASE64的加密解密是双向的，可以求反解。 
    MD5、SHA以及HMAC是单向加密，任何数据加密后只会产生唯一的一个加密串，通常用来校验数据在传输过程中是否被修改。其中HMAC算法有一个密钥，增强了数据传输过程中的安全性，强化了算法外的不可控因素。 
    单向加密的用途主要是为了校验数据在传输过程中是否被修改。 

 接下来我们介绍对称加密算法，最常用的莫过于DES数据加密算法。 
DES 
DES-Data Encryption Standard,即数据加密算法。是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。 
　　DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位。 

 

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 

import java.security.Key;
import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.DESKeySpec;


/**
 * DES安全编码组件
 *
 *
 * 支持 DES、DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)
 * DES                  key size must be equal to 56
 * DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168
 * AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available
 * Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)
 * RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits
 * RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits
 * 具体内容 需要关注 JDK Document http://.../docs/technotes/guides/security/SunProviders.html
 *
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class DESCoder extends Coder {
    /**
     * ALGORITHM 算法
     * 可替换为以下任意一种算法，同时key值的size相应改变。
     *
     *
     * DES                  key size must be equal to 56
     * DESede(TripleDES)    key size must be equal to 112 or 168
     * AES                  key size must be equal to 128, 192 or 256,but 192 and 256 bits may not be available
     * Blowfish             key size must be multiple of 8, and can only range from 32 to 448 (inclusive)
     * RC2                  key size must be between 40 and 1024 bits
     * RC4(ARCFOUR)         key size must be between 40 and 1024 bits
     *
     *
     * 在Key toKey(byte[] key)方法中使用下述代码
     * SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM); 替换
     *
     *
     */
    public static final String ALGORITHM = "DES";

    /**
     * 转换密钥
     *
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static Key toKey(byte[] key) throws Exception {
        DESKeySpec dks = new DESKeySpec(key);
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(dks);

        // 当使用其他对称加密算法时，如AES、Blowfish等算法时，用下述代码替换上述三行代码
        // SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);

        return secretKey;
    }

    /**
     * 解密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
        Key k = toKey(decryptBASE64(key));

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 加密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
        Key k = toKey(decryptBASE64(key));
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 生成密钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String initKey() throws Exception {
        return initKey(null);
    }

    /**
     * 生成密钥
     *
     * @param seed
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String initKey(String seed) throws Exception {
        SecureRandom secureRandom = null;

        if (seed != null) {
            secureRandom = new SecureRandom(decryptBASE64(seed));
        } else {
            secureRandom = new SecureRandom();
        }

        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        kg.init(secureRandom);

        SecretKey secretKey = kg.generateKey();

        return encryptBASE64(secretKey.getEncoded());
    }
}

延续上一个类的实现，我们通过MD5以及SHA对字符串加密生成密钥，这是比较常见的密钥生成方式。 
再给出一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;


import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class DESCoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "DES";
        String key = DESCoder.initKey();
        System.err.println("原文:\t" + inputStr);

        System.err.println("密钥:\t" + key);

        byte[] inputData = inputStr.getBytes();
        inputData = DESCoder.encrypt(inputData, key);

        System.err.println("加密后:\t" + DESCoder.encryptBASE64(inputData));

        byte[] outputData = DESCoder.decrypt(inputData, key);
        String outputStr = new String(outputData);

        System.err.println("解密后:\t" + outputStr);

        assertEquals(inputStr, outputStr);
    }
}

得到的输出内容如下： 

原文: DES
密钥: f3wEtRrV6q0=

加密后:    C6qe9oNIzRY=

解密后:    DES

    由控制台得到的输出，我们能够比对加密、解密后结果一致。这是一种简单的加密解密方式，只有一个密钥。 
    其实DES有很多同胞兄弟，如DESede(TripleDES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)。这里就不过多阐述了，大同小异，只要换掉ALGORITHM换成对应的值，同时做一个代码替换SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);就可以了，此外就是密钥长度不同了。 

Java代码  

除了DES，我们还知道有DESede(TripleDES,就是3DES)、AES、Blowfish、RC2、RC4(ARCFOUR)等多种对称加密方式，其实现方式大同小异，这里介绍对称加密的另一个算法——PBE 

PBE 
    PBE——Password-based encryption（基于密码加密）。其特点在于口令由用户自己掌管，不借助任何物理媒体；采用随机数（这里我们叫做盐）杂凑多重加密等方法保证数据的安全性。是一种简便的加密方式。 

 

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 

import java.security.Key;
import java.util.Random;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;

/**
 * PBE安全编码组件
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class PBECoder extends Coder {
    /**
     * 支持以下任意一种算法
     *
     *
     * PBEWithMD5AndDES
     * PBEWithMD5AndTripleDES
     * PBEWithSHA1AndDESede
     * PBEWithSHA1AndRC2_40
     *
     */
    public static final String ALGORITHM = "PBEWITHMD5andDES";

    /**
     * 盐初始化
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] initSalt() throws Exception {
        byte[] salt = new byte[8];
        Random random = new Random();
        random.nextBytes(salt);
        return salt;
    }

    /**
     * 转换密钥
     *
     * @param password
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static Key toKey(String password) throws Exception {
        PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
        SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
        SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);

        return secretKey;
    }

    /**
     * 加密
     *
     * @param data
     *            数据
     * @param password
     *            密码
     * @param salt
     *            盐
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)
            throws Exception {

        Key key = toKey(password);

        PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, paramSpec);

        return cipher.doFinal(data);

    }

    /**
     * 解密
     *
     * @param data
     *            数据
     * @param password
     *            密码
     * @param salt
     *            盐
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] data, String password, byte[] salt)
            throws Exception {

        Key key = toKey(password);

        PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, 100);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key, paramSpec);

        return cipher.doFinal(data);

    }
}

再给出一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class PBECoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "abc";
        System.err.println("原文: " + inputStr);
        byte[] input = inputStr.getBytes();

        String pwd = "efg";
        System.err.println("密码: " + pwd);

        byte[] salt = PBECoder.initSalt();

        byte[] data = PBECoder.encrypt(input, pwd, salt);

        System.err.println("加密后: " + PBECoder.encryptBASE64(data));

        byte[] output = PBECoder.decrypt(data, pwd, salt);
        String outputStr = new String(output);

        System.err.println("解密后: " + outputStr);
        assertEquals(inputStr, outputStr);
    }

}

控制台输出： 

原文: abc
密码: efg
加密后: iCZ0uRtaAhE=

解密后: abc

    后续我们会介绍非对称加密算法，如RSA、DSA、DH、ECC等。

接下来我们介绍典型的非对称加密算法——RSA 

RSA 
    这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。 
    这种加密算法的特点主要是密钥的变化，上文我们看到DES只有一个密钥。相当于只有一把钥匙，如果这把钥匙丢了，数据也就不安全了。RSA同时有两把钥匙，公钥与私钥。同时支持数字签名。数字签名的意义在于，对传输过来的数据进行校验。确保数据在传输工程中不被修改。 

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。
2. 甲方使用私钥加密数据，然后用私钥对加密后的数据签名，发送给乙方签名以及加密后的数据；乙方使用公钥、签名来验证待解密数据是否有效，如果有效使用公钥对数据解密。
3. 乙方使用公钥加密数据，向甲方发送经过加密后的数据；甲方获得加密数据，通过私钥解密。

按如上步骤给出序列图，如下： 

1. 

2. 

3. 

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 

import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import javax.crypto.Cipher;

/**
 * RSA安全编码组件
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class RSACoder extends Coder {
    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
    public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";

    private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";

    /**
     * 用私钥对信息生成数字签名
     *
     * @param data
     *            加密数据
     * @param privateKey
     *            私钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
        // 解密由base64编码的私钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);

        // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);

        // 取私钥匙对象
        PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        // 用私钥对信息生成数字签名
        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initSign(priKey);
        signature.update(data);

        return encryptBASE64(signature.sign());
    }

    /**
     * 校验数字签名
     *
     * @param data
     *            加密数据
     * @param publicKey
     *            公钥
     * @param sign
     *            数字签名
     *
     * @return 校验成功返回true 失败返回false
     * @throws Exception
     *
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)
            throws Exception {

        // 解密由base64编码的公钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);

        // 构造X509EncodedKeySpec对象
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);

        // 取公钥匙对象
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);

        Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
        signature.initVerify(pubKey);
        signature.update(data);

        // 验证签名是否正常
        return signature.verify(decryptBASE64(sign));
    }

    /**
     * 解密
     * 用私钥解密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String key)
            throws Exception {
        // 对密钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);

        // 取得私钥
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        // 对数据解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 解密
     * 用公钥解密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String key)
            throws Exception {
        // 对密钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);

        // 取得公钥
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

        // 对数据解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 加密
     * 用公钥加密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String key)
            throws Exception {
        // 对公钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);

        // 取得公钥
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key publicKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

        // 对数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 加密
     * 用私钥加密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String key)
            throws Exception {
        // 对密钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);

        // 取得私钥
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
        Key privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        // 对数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 取得私钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);

        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }

    /**
     * 取得公钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);

        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }

    /**
     * 初始化密钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map initKey() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator
                .getInstance(KEY_ALGORITHM);
        keyPairGen.initialize(1024);

        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();

        // 公钥
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();

        // 私钥
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        Map keyMap = new HashMap(2);

        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
        return keyMap;
    }
}

再给出一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Before;
import org.junit.Test;

import java.util.Map;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class RSACoderTest {
    private String publicKey;
    private String privateKey;

    @Before
    public void setUp() throws Exception {
        Map keyMap = RSACoder.initKey();

        publicKey = RSACoder.getPublicKey(keyMap);
        privateKey = RSACoder.getPrivateKey(keyMap);
        System.err.println("公钥: \n\r" + publicKey);
        System.err.println("私钥： \n\r" + privateKey);
    }

    @Test
    public void test() throws Exception {
        System.err.println("公钥加密——私钥解密");
        String inputStr = "abc";
        byte[] data = inputStr.getBytes();

        byte[] encodedData = RSACoder.encryptByPublicKey(data, publicKey);

        byte[] decodedData = RSACoder.decryptByPrivateKey(encodedData,
                privateKey);

        String outputStr = new String(decodedData);
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
        assertEquals(inputStr, outputStr);

    }

    @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 = RSACoder.encryptByPrivateKey(data, privateKey);

        byte[] decodedData = RSACoder
                .decryptByPublicKey(encodedData, publicKey);

        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
        String sign = RSACoder.sign(encodedData, privateKey);
        System.err.println("签名:\r" + sign);

        // 验证签名
        boolean status = RSACoder.verify(encodedData, publicKey, sign);
        System.err.println("状态:\r" + status);
        assertTrue(status);

    }

}

控制台输出： 

公钥:

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCYU/+I0+z1aBl5X6DUUOHQ7FZpmBSDbKTtx89J
EcB64jFCkunELT8qiKly7fzEqD03g8ALlu5XvX+bBqHFy7YPJJP0ekE2X3wjUnh2NxlqpH3/B/xm
1ZdSlCwDIkbijhBVDjA/bu5BObhZqQmDwIxlQInL9oVz+o6FbAZCyHBd7wIDAQAB

私钥：
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公钥加密——私钥解密
加密前: abc

解密后: abc
公钥:

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDdOj40yEB48XqWxmPILmJAc7UecIN7F32etSHF
9rwbuEh3+iTPOGSxhoSQpOED0vOb0ZIMkBXZSgsxLaBSin2RZ09YKWRjtpCA0kDkiD11gj4tzTiM
l9qq1kwSK7ZkGAgodEn3yIILVmQDuEImHOXFtulvJ71ka07u3LuwUNdB/wIDAQAB

私钥：
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私钥加密——公钥解密
加密前: sign

解密后: sign
私钥签名——公钥验证签名
签名:
ud1RsIwmSC1pN22I4IXteg1VD2FbiehKUfNxgVSHzvQNIK+d20FCkHCqh9djP3h94iWnIUY0ifU+
mbJkhAl/i5krExOE0hknOnPMcEP+lZV1RbJI2zG2YooSp2XDleqrQk5e/QF2Mx0Zxt8Xsg7ucVpn
i3wwbYWs9wSzIf0UjlM=

状态:
true

    简要总结一下，使用公钥加密、私钥解密，完成了乙方到甲方的一次数据传递，通过私钥加密、公钥解密，同时通过私钥签名、公钥验证签名，完成了一次甲方到乙方的数据传递与验证，两次数据传递完成一整套的数据交互！ 

类似数字签名，数字信封是这样描述的： 

数字信封 
　　数字信封用加密技术来保证只有特定的收信人才能阅读信的内容。 
流程： 
    信息发送方采用对称密钥来加密信息，然后再用接收方的公钥来加密此对称密钥（这部分称为数字信封），再将它和信息一起发送给接收方；接收方先用相应的私钥打开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥再解开信息。

接下来我们介绍DSA数字签名，非对称加密的另一种实现。 
DSA 
DSA-Digital Signature Algorithm 是Schnorr和ElGamal签名算法的变种，被美国NIST作为DSS(DigitalSignature Standard)。简单的说，这是一种更高级的验证方式，用作数字签名。不单单只有公钥、私钥，还有数字签名。私钥加密生成数字签名，公钥验证数据及签名。如果数据和签名不匹配则认为验证失败！数字签名的作用就是校验数据在传输过程中不被修改。数字签名，是单向加密的升级！ 

1. 

2. 

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 

import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.DSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.DSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * DSA安全编码组件
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class DSACoder extends Coder {

    public static final String ALGORITHM = "DSA";

    /**
     * 默认密钥字节数
     *
     *
     * DSA
     * Default Keysize 1024
     * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive).
     *
     */
    private static final int KEY_SIZE = 1024;

    /**
     * 默认种子
     */
    private static final String DEFAULT_SEED = "0f22507a10bbddd07d8a3082122966e3";

    private static final String PUBLIC_KEY = "DSAPublicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "DSAPrivateKey";

    /**
     * 用私钥对信息生成数字签名
     *
     * @param data
     *            加密数据
     * @param privateKey
     *            私钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
        // 解密由base64编码的私钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);

        // 构造PKCS8EncodedKeySpec对象
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);

        // KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);

        // 取私钥匙对象
        PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        // 用私钥对信息生成数字签名
        Signature signature = Signature.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        signature.initSign(priKey);
        signature.update(data);

        return encryptBASE64(signature.sign());
    }

    /**
     * 校验数字签名
     *
     * @param data
     *            加密数据
     * @param publicKey
     *            公钥
     * @param sign
     *            数字签名
     *
     * @return 校验成功返回true 失败返回false
     * @throws Exception
     *
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)
            throws Exception {

        // 解密由base64编码的公钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);

        // 构造X509EncodedKeySpec对象
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);

        // ALGORITHM 指定的加密算法
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);

        // 取公钥匙对象
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);

        Signature signature = Signature.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        signature.initVerify(pubKey);
        signature.update(data);

        // 验证签名是否正常
        return signature.verify(decryptBASE64(sign));
    }

    /**
     * 生成密钥
     *
     * @param seed
     *            种子
     * @return 密钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static Map initKey(String seed) throws Exception {
        KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
        // 初始化随机产生器
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();
        secureRandom.setSeed(seed.getBytes());
        keygen.initialize(KEY_SIZE, secureRandom);

        KeyPair keys = keygen.genKeyPair();

        DSAPublicKey publicKey = (DSAPublicKey) keys.getPublic();
        DSAPrivateKey privateKey = (DSAPrivateKey) keys.getPrivate();

        Map map = new HashMap(2);
        map.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        map.put(PRIVATE_KEY, privateKey);

        return map;
    }

    /**
     * 默认生成密钥
     *
     * @return 密钥对象
     * @throws Exception
     */
    public static Map initKey() throws Exception {
        return initKey(DEFAULT_SEED);
    }

    /**
     * 取得私钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);

        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }

    /**
     * 取得公钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);

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

再给出一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;

import java.util.Map;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class DSACoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "abc";
        byte[] data = inputStr.getBytes();

        // 构建密钥
        Map keyMap = DSACoder.initKey();

        // 获得密钥
        String publicKey = DSACoder.getPublicKey(keyMap);
        String privateKey = DSACoder.getPrivateKey(keyMap);

        System.err.println("公钥:\r" + publicKey);
        System.err.println("私钥:\r" + privateKey);

        // 产生签名
        String sign = DSACoder.sign(data, privateKey);
        System.err.println("签名:\r" + sign);

        // 验证签名
        boolean status = DSACoder.verify(data, publicKey, sign);
        System.err.println("状态:\r" + status);
        assertTrue(status);

    }

}

控制台输出： 

公钥:
MIIBtzCCASwGByqGSM44BAEwggEfAoGBAP1/U4EddRIpUt9KnC7s5Of2EbdSPO9EAMMeP4C2USZp
RV1AIlH7WT2NWPq/xfW6MPbLm1Vs14E7gB00b/JmYLdrmVClpJ+f6AR7ECLCT7up1/63xhv4O1fn
xqimFQ8E+4P208UewwI1VBNaFpEy9nXzrith1yrv8iIDGZ3RSAHHAhUAl2BQjxUjC8yykrmCouuE
C/BYHPUCgYEA9+GghdabPd7LvKtcNrhXuXmUr7v6OuqC+VdMCz0HgmdRWVeOutRZT+ZxBxCBgLRJ
FnEj6EwoFhO3zwkyjMim4TwWeotUfI0o4KOuHiuzpnWRbqN/C/ohNWLx+2J6ASQ7zKTxvqhRkImo
g9/hWuWfBpKLZl6Ae1UlZAFMO/7PSSoDgYQAAoGAIu4RUlcQLp49PI0MrbssOY+3uySVnp0TULSv
5T4VaHoKzsLHgGTrwOvsGA+V3yCNl2WDu3D84bSLF7liTWgOj+SMOEaPk4VyRTlLXZWGPsf1Mfd9
21XAbMeVyKDSHHVGbMjBScajf3bXooYQMlyoHiOt/WrCo+mv7efstMM0PGo=

私钥:
MIIBTAIBADCCASwGByqGSM44BAEwggEfAoGBAP1/U4EddRIpUt9KnC7s5Of2EbdSPO9EAMMeP4C2
USZpRV1AIlH7WT2NWPq/xfW6MPbLm1Vs14E7gB00b/JmYLdrmVClpJ+f6AR7ECLCT7up1/63xhv4
O1fnxqimFQ8E+4P208UewwI1VBNaFpEy9nXzrith1yrv8iIDGZ3RSAHHAhUAl2BQjxUjC8yykrmC
ouuEC/BYHPUCgYEA9+GghdabPd7LvKtcNrhXuXmUr7v6OuqC+VdMCz0HgmdRWVeOutRZT+ZxBxCB
gLRJFnEj6EwoFhO3zwkyjMim4TwWeotUfI0o4KOuHiuzpnWRbqN/C/ohNWLx+2J6ASQ7zKTxvqhR
kImog9/hWuWfBpKLZl6Ae1UlZAFMO/7PSSoEFwIVAIegLUtmm2oQKQJTOiLugHTSjl/q

签名:
MC0CFQCMg0J/uZmF8GuRpr3TNq48w60nDwIUJCyYNah+HtbU6NcQfy8Ac6LeLQs=

状态:
true

注意状态为true，就验证成功！ 

ECC 
ECC-Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学，是目前已知的公钥体制中，对每比特所提供加密强度最高的一种体制。在软件注册保护方面起到很大的作用，一般的序列号通常由该算法产生。 
    当我开始整理《Java加密技术（二）》的时候，我就已经在开始研究ECC了，但是关于Java实现ECC算法的资料实在是太少了，无论是国内还是国外的资料，无论是官方还是非官方的解释，最终只有一种答案——ECC算法在jdk1.5后加入支持，目前仅仅只能完成密钥的生成与解析。 如果想要获得ECC算法实现，需要调用硬件完成加密/解密（ECC算法相当耗费资源，如果单纯使用CPU进行加密/解密，效率低下），涉及到Java Card领域，PKCS#11。 其实，PKCS#11配置很简单，但缺乏硬件设备，无法尝试！ 

    尽管如此，我照旧提供相应的Java实现代码，以供大家参考。 

通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一） 

import java.math.BigInteger;
import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.interfaces.ECPrivateKey;
import java.security.interfaces.ECPublicKey;
import java.security.spec.ECFieldF2m;
import java.security.spec.ECParameterSpec;
import java.security.spec.ECPoint;
import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;
import java.security.spec.ECPublicKeySpec;
import java.security.spec.EllipticCurve;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.NullCipher;

import sun.security.ec.ECKeyFactory;
import sun.security.ec.ECPrivateKeyImpl;
import sun.security.ec.ECPublicKeyImpl;

/**
 * ECC安全编码组件
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public abstract class ECCCoder extends Coder {

    public static final String ALGORITHM = "EC";
    private static final String PUBLIC_KEY = "ECCPublicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "ECCPrivateKey";

    /**
     * 解密
     * 用私钥解密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
        // 对密钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);

        // 取得私钥
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;

        ECPrivateKey priKey = (ECPrivateKey) keyFactory
                .generatePrivate(pkcs8KeySpec);

        ECPrivateKeySpec ecPrivateKeySpec = new ECPrivateKeySpec(priKey.getS(),
                priKey.getParams());

        // 对数据解密
        // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现
        Cipher cipher = new NullCipher();
        // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey, ecPrivateKeySpec.getParams());

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 加密
     * 用公钥加密
     *
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] data, String privateKey)
            throws Exception {
        // 对公钥解密
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);

        // 取得公钥
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;

        ECPublicKey pubKey = (ECPublicKey) keyFactory
                .generatePublic(x509KeySpec);

        ECPublicKeySpec ecPublicKeySpec = new ECPublicKeySpec(pubKey.getW(),
                pubKey.getParams());

        // 对数据加密
        // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现
        Cipher cipher = new NullCipher();
        // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey, ecPublicKeySpec.getParams());

        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 取得私钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);

        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }

    /**
     * 取得公钥
     *
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);

        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }

    /**
     * 初始化密钥
     *
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map initKey() throws Exception {
        BigInteger x1 = new BigInteger(
                "2fe13c0537bbc11acaa07d793de4e6d5e5c94eee8", 16);
        BigInteger x2 = new BigInteger(
                "289070fb05d38ff58321f2e800536d538ccdaa3d9", 16);

        ECPoint g = new ECPoint(x1, x2);

        // the order of generator
        BigInteger n = new BigInteger(
                "5846006549323611672814741753598448348329118574063", 10);
        // the cofactor
        int h = 2;
        int m = 163;
        int[] ks = { 7, 6, 3 };
        ECFieldF2m ecField = new ECFieldF2m(m, ks);
        // y^2+xy=x^3+x^2+1
        BigInteger a = new BigInteger("1", 2);
        BigInteger b = new BigInteger("1", 2);

        EllipticCurve ellipticCurve = new EllipticCurve(ecField, a, b);

        ECParameterSpec ecParameterSpec = new ECParameterSpec(ellipticCurve, g,
                n, h);
        // 公钥
        ECPublicKey publicKey = new ECPublicKeyImpl(g, ecParameterSpec);

        BigInteger s = new BigInteger(
                "1234006549323611672814741753598448348329118574063", 10);
        // 私钥
        ECPrivateKey privateKey = new ECPrivateKeyImpl(s, ecParameterSpec);

        Map keyMap = new HashMap(2);

        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);

        return keyMap;
    }

}

    请注意上述代码中的TODO内容，再次提醒注意，Chipher不支持EC算法 ，以上代码仅供参考。Chipher、Signature、KeyPairGenerator、KeyAgreement、SecretKey均不支持EC算法。为了确保程序能够正常执行，我们使用了NullCipher类，验证程序。 

照旧提供一个测试类： 

import static org.junit.Assert.*;

import java.math.BigInteger;
import java.security.spec.ECFieldF2m;
import java.security.spec.ECParameterSpec;
import java.security.spec.ECPoint;
import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;
import java.security.spec.ECPublicKeySpec;
import java.security.spec.EllipticCurve;
import java.util.Map;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class ECCCoderTest {

    @Test
    public void test() throws Exception {
        String inputStr = "abc";
        byte[] data = inputStr.getBytes();

        Map keyMap = ECCCoder.initKey();

        String publicKey = ECCCoder.getPublicKey(keyMap);
        String privateKey = ECCCoder.getPrivateKey(keyMap);
        System.err.println("公钥: \n" + publicKey);
        System.err.println("私钥： \n" + privateKey);

        byte[] encodedData = ECCCoder.encrypt(data, publicKey);

        byte[] decodedData = ECCCoder.decrypt(encodedData, privateKey);

        String outputStr = new String(decodedData);
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
        assertEquals(inputStr, outputStr);
    }
}

控制台输出： 

公钥:
MEAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEDLAAEAv4TwFN7vBGsqgfXk95ObV5clO7oAokHD7BdOP9YMh8u
gAU21TjM2qPZ

私钥：
MDICAQAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEEGzAZAgEBBBTYJsR3BN7TFw7JHcAHFkwNmfil7w==

加密前: abc

解密后: abc

 

Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

博客分类：

 
• Java／Security

pfx keystore p12 keytool

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： 

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

先看格式转换： 

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！  

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！ 

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！  

/**
 * 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 梁栋
 * @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： 

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 梁栋
 * @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！