Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

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！

原文地址：http://snowolf.iteye.com/blog/735294