DH算法及源码解读

【主流的密钥交换方式】

敏感数据信息安全传输需要对敏感信息加密，加密的密钥涉及到传输两端的密钥协商和交换，目前主要两种密钥交换的机制有：

1. 基于非对称密钥的实现：请求方用接收方的公钥加密自己的密钥，接收方用自己的私钥解密得到请求方的密钥，反之一样，从而实现密钥的交换

2. DH密钥交换算法

【DH密钥交换算法】

双方协商用同一个大素数p和素数的原根g,各自生成随机数XA,XB。请求方将g的xA次方mod p产生数值发送给接收方，接收方再将g的XB次方mod p产生的数值发送给请求方，请求方再对接收的数值做XA次方并对p求余运算，接收方对接收的数值做XB次方并对p求余运算，最终形成共同的密钥K，以达到密钥的交换。

假如用户A和用户B希望交换一个密钥；

1. 取素数p和整数g，g是p的一个原根，公开g和p
2. A选择随机数XA<p，并计算YA=g^XA mod p
3. B选择随机数XB<p，并计算YB=g^XB mod p

每一方都将X保密而将Y公开让另一方得到

A计算密钥的方式是：K=(YB) ^XA modp

B计算密钥的方式是：K=(YA) ^XB modp

A和B的K是相同的，K是共享秘钥

【DH算法源码解读】

主要涉及jdk中jce.jar、sunjce_provider.jar、rt.jar三个安全jar包。

主要涉及的几个类：keyPairGenerator，DHPrivateKeySpec, DHPublicKeySpec, DHPublicKey ，DHPrivateKey ，DHKeyFactory, DHKeyAgreement几个类。

接下来主要针对keyPairGenerator、DHKeyFactory、DHKeyAgreement这几个类的源码进行阐述：

keyPairGenerator形成公私钥的key生成器：生成DHPublicKey，DHPrivateKey。

DHKeyFactory：公私钥对象转换器工厂类：里面提供engineGeneratePublic(KeySpec paramKeySpec)和protected PrivateKey engineGeneratePrivate(KeySpec paramKeySpec)用来转换数据，如下是engineGeneratePrivate的源码：

从源码中看出会根据paramKeySpec不同用不同的方法生成的DHPrivateKey,为了考虑语言兼容性，统一采用PKCS8EncodedKeySpec。

接下来谈下协商的核心类：DHKeyAgreement。

首先engineInit(Key paramKey, SecureRandom paramSecureRandom)提供初始化数据，包括P,G,privateKey，下面是对应的源码，b对应P，c->G,d对应privateKey

Key engineDoPhase(Key paramKey, boolean paramBoolean)初始化publickey数据，如下是部分源码：其中e对应到的就是publicKey.

最后这个方法也就是核心方法，协商的算法byte[] engineGenerateSecret()，返回的是协商后的密钥字节数组，源码如下：接下来具体分下下面代码。

从上面源码中看到最核心的代码就一句：BigInteger localBigInteger2 = this.e.modPow(this.d, localBigInteger1);把它转成数学方式的表达式为： publicKey^privateKey mod p = sharekey。

再结合DH算法原理对上面就可以更好理解了：

DH算法：双方协商用同一个大素数p和 素数p的原根g，各自生成随机数X,Y。请求方将g的X次方mod p产生的数值发送给接收方，接收方将g的Y次方mod p产生的数值发送给请求方。请求方再对接收的数值做X次方运算，接收方对接收的数值做Y次方运算，最终生成一样的共享密钥，完成密钥的交换。