数字签名算法RSA

一、概述

1、数字签名算法可以看做是一个带有密钥的消息摘要算法，并且这个密钥包括了公钥和私钥。他是非对称加密算法和消息摘要算法的结合体

2、数字签名算法是公钥基础设施（PKI），以及许多网络安全机制的基础

3、数字签名算法有抗否认的作用

4、遵循“私钥签名，公钥验证”规则

5、常见的数字签名算法有RSA/DSA/ECDSA

6、java6支持实现了DSA算法、部分RSA算法需要bouncycastle支持，最牛的ECDSA算法（微软用来做操作系统序列号的那个）完全需要Bouncycastle支持

二、模型分析

1、甲方构造密钥对（公钥+私钥），公布公钥给乙方

2、甲方使用私钥对数据进行签名，然后将“签名+数据” 发送给乙方

3、乙方使用公钥+数字签名 验证数据

 

三、代码分析

package com.ca.test; 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 org.apache.commons.codec.binary.Base64; /** * 经典的数字签名算法RSA * 数字签名 * @author kongqz * */ public class RSACoder { //数字签名，密钥算法 public static final String KEY_ALGORITHM="RSA"; /** * 数字签名 * 签名/验证算法 * */ public static final String SIGNATURE_ALGORITHM="MD5withRSA"; /** * RSA密钥长度，RSA算法的默认密钥长度是1024 * 密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间 * */ private static final int KEY_SIZE=512; //公钥 private static final String PUBLIC_KEY="RSAPublicKey"; //私钥 private static final String PRIVATE_KEY="RSAPrivateKey"; /** * 初始化密钥对 * @return Map 甲方密钥的Map * */ public static Map<String,Object> initKey() throws Exception{ //实例化密钥生成器 KeyPairGenerator keyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM); //初始化密钥生成器 keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE); //生成密钥对 KeyPair keyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair(); //甲方公钥 RSAPublicKey publicKey=(RSAPublicKey) keyPair.getPublic(); //甲方私钥 RSAPrivateKey privateKey=(RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(); //将密钥存储在map中 Map<String,Object> keyMap=new HashMap<String,Object>(); keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); return keyMap; } /** * 签名 * @param data待签名数据 * @param privateKey 密钥 * @return byte[] 数字签名 * */ public static byte[] sign(byte[] data,byte[] privateKey) throws Exception{ //取得私钥 PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec=new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey); KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //生成私钥 PrivateKey priKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec); //实例化Signature Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM); //初始化Signature signature.initSign(priKey); //更新 signature.update(data); return signature.sign(); } /** * 校验数字签名 * @param data 待校验数据 * @param publicKey 公钥 * @param sign 数字签名 * @return boolean 校验成功返回true，失败返回false * */ public static boolean verify(byte[] data,byte[] publicKey,byte[] sign) throws Exception{ //转换公钥材料 //实例化密钥工厂 KeyFactory keyFactory=KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM); //初始化公钥 //密钥材料转换 X509EncodedKeySpec x509KeySpec=new X509EncodedKeySpec(publicKey); //产生公钥 PublicKey pubKey=keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); //实例化Signature Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM); //初始化Signature signature.initVerify(pubKey); //更新 signature.update(data); //验证 return signature.verify(sign); } /** * 取得私钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 私钥 * */ public static byte[] getPrivateKey(Map<String,Object> keyMap){ Key key=(Key)keyMap.get(PRIVATE_KEY); return key.getEncoded(); } /** * 取得公钥 * @param keyMap 密钥map * @return byte[] 公钥 * */ public static byte[] getPublicKey(Map<String,Object> keyMap) throws Exception{ Key key=(Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY); return key.getEncoded(); } /** * @param args * @throws Exception */ public static void main(String[] args) throws Exception { //初始化密钥 //生成密钥对 Map<String,Object> keyMap=RSACoder.initKey(); //公钥 byte[] publicKey=RSACoder.getPublicKey(keyMap); //私钥 byte[] privateKey=RSACoder.getPrivateKey(keyMap); System.out.println("公钥：/n"+Base64.encodeBase64String(publicKey)); System.out.println("私钥：/n"+Base64.encodeBase64String(privateKey)); System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输============="); String str="RSA数字签名算法"; System.out.println("原文:"+str); //甲方进行数据的加密 byte[] sign=RSACoder.sign(str.getBytes(), privateKey); System.out.println("产生签名："+Base64.encodeBase64String(sign)); //验证签名 boolean status=RSACoder.verify(str.getBytes(), publicKey, sign); System.out.println("状态："+status+"/n/n"); } } 控制台输出： 公钥： MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAJXmcnNTaWUnib5uMMQI2VCAq/rCPoFonlGHBVhDatRH GLEkZ2z/PiT1RxrmBdRxAb50LoNYGUOvOCieOJqU4B8CAwEAAQ== 私钥： MIIBVQIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAT8wggE7AgEAAkEAleZyc1NpZSeJvm4wxAjZUICr+sI+ gWieUYcFWENq1EcYsSRnbP8+JPVHGuYF1HEBvnQug1gZQ684KJ44mpTgHwIDAQABAkBUaU3f5YO/ Q7GMe+6YJceCTsMJ1WJvayNkE52N44EAAhkfmbpmhwdcRgo0CnzAsiXdPeB1inynbnv1ornu/AlZ AiEA/iTqVvxeYFjaYfvi38OxfNNeqpBMiPjv3XlYzEs4vR0CIQCW/qm+3Lv9YpLlqWGipBBrHGfu yv4spXxiY/mkbh4ZawIhAO14JvOSqsjSHXSS/WHipFSj2H/9h1YxbUf/3AZAf0rNAiA88cTpuIZY G3VXJSq3Tqkh0nFQvLYipxixTdDxQVD8yQIhAIgXKKDfKeEXdmx3untvAo1zh3//MhVoo3JygBsR gSYn ================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输============= 原文:RSA数字签名算法 产生签名：dxlBzv3voS7YDaaNCrUaIw7ITfHHDrdfwry9d5gSbMhKPWWfBecx0jA8jPmRuYQW2iViCDHUs3n7 Smu3VZDuZw== 状态：true

 

四、总结

1、签名算法对非对称加密算法RSA的公钥私钥的使用是核心，配合信息摘要算法完成签名操作。其实签名看起来就是信息的摘要而已

2、密钥处理方面和非对称加密算法无异，只是将加密、解密换成签名、验证

3、RSA的数字签名算法的密钥实现与RSA加密算法一致。所以签名算法可以分为MD系列和SHA系列