Java安全通信、数字证书及应用实践
一、基础知识 （转自http://tech.it168.com/j/2007-10-19/200710192223750_3.shtml）
计算机安全通信过程中，常使用消息摘要和消息验证码来保证传输的数据未曾被第三方修改。
消息摘要是对原始数据按照一定算法进行计算得到的结果，它主要检测原始数据是否被修改过。消息摘要与加密不同，加密是对原始数据进行变换，可以从变换后的数据中获得原始数据，而消息摘要是从原始数据中获得一部分信息，它比原始数据少得多，因此消息摘要可以看作是原始数据的指纹。
例：下面一段程序计算一段字符串的消息摘要
package com.messagedigest;
import java.security.*;
public class DigestPass {
public static void main(String[] args) throws Exception{
String str="Hello,I sent to you 80 yuan.";
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//常用的有MD5,SHA算法等
md.update(str.getBytes("UTF-8"));//传入原始字串
byte[] re = md.digest();//计算消息摘要放入byte数组中
//下面把消息摘要转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
当我们有时需要对一个文件加密时，以上方式不再适用。
又例：下面一段程序计算从输入（出）流中计算消息摘要。
package com.messagedigest;
import java.io.*;
import java.security.*;
public class DigestInput {
public static void main(String[] args) throws Exception{
String fileName = "test.txt";
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
FileInputStream fin = new FileInputStream(fileName);
DigestInputStream din = new DigestInputStream(fin,md);//构造输入流
//DigestOutputStream dout = new DigestOutputStream(fout,md);
//使用输入（出）流可以自己控制何时开始和关闭计算摘要
//也可以不控制，将全过程计算
//初始时是从开始即开始计算，如我们可以开始时关闭，然后从某一部分开始，如下：
//din.on(false);
int b;
while((b=din.read())!=-1){
//做一些对文件的处理
//if(b=='$') din.on(true); //当遇到文件中的符号$时才开始计算
}
byte[] re = md.digest();//获得消息摘要
//下面把消息摘要转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
当A和B通信时，A将数据传给B时，同时也将数据的消息摘要传给B，B收到后可以用该消息摘要验证A传的消息是否正确。这时会产生问题，即若传递过程中别人修改了数据时，同时也修改了消息摘要。B就无法确认数据是否正确。消息验证码可以解决这一问题。
使用消息验证码的前提是 A和B双方有一个共同的密钥，这样A可以将数据计算出来的消息摘要加密后发给B，以防止消息摘要被改。由于使用了共同的密钥，所以称为“验证码”。
例、下面的程序即可利用共同的密钥来计算消息摘要的验证码
package com.mac;
import java.io.*;
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
public class MyMac {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//这是一个消息摘要串
String str="TestString";
//共同的密钥编码，这个可以通过其它算法计算出来
byte[] kb={11,105,-119,50,4,-105,16,38,-14,-111,21,-95,70,-15,76,-74,
67,-88,59,-71,55,-125,104,42};
//获取共同的密钥
SecretKeySpec k = new SecretKeySpec(kb,"HMACSHA1");
//获取Mac对象
Mac m = Mac.getInstance("HmacMD5");
m.init(k);
m.update(str.getBytes("UTF-8"));
byte[] re = m.doFinal();//生成消息码
//下面把消息码转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
使用以上两种技术可以保证数据没有经过改变，但接收者还无法确定数据是否确实是某个人发来的。尽管消息码可以确定数据是某个有同样密钥的人发来的，但这要求双方具有共享的密钥，若有一组用户共享，我们就无法确定数据的来源了。
数字签名可以解决这一问题。数字签名利用非对称加密技术，发送者使用私钥加密数据产生的消息摘要（签名），接收者使用发送者的公钥解密消息摘要以验证签名是否是某个人的。由于私钥只有加密者才有，因此如果接收者用某个公钥解密了某个消息摘要，就可以确定这段消息摘要必然是对应的私钥持有者发来的。
使用数字签名的前提是接收数据者能够确信验证签名时（用发送者的私钥加密消息摘要）所用的公钥确实是某个人的 (因为有可能有人假告公钥)。数字证书可以解决这个问题。
数字证书含有两部分数据：一部分是对应主体（单位或个人）的信息，另一部分是这个主体所对应的公钥。即数字证书保存了主体和它的公钥的一一对应关系。同样，数字证书也有可能被假造，如何判定数字证书的内容的真实性呢？所以，有效的数字证书必须经过权威 CA的签名，即权威CA验证数字证书的内容的真实性，然后再在数字证书上使用自己的私钥签名（相当于在证书加章确认）。
这样，当用户收到这样的数字证书后，会用相应的权威 CA的公钥验证该证书的签名(因为权威的CA的公钥在操作系统中己经安装)。根据非对称加密的原理，如果该证书不是权威CA签名的，将不能通过验证，即该证书是不可靠的。
若通过验证，即可证明此证书含的信息（发信人的公钥和信息）是无误的。于是可以信任该证书，便可以通过该证书内含的公钥来确认数据确实是发送者发来的。
于是，双方通信时， A把数据的消息摘要用自己的私钥加密（即签名），然后把自己的数字证书和数据及签名后的消息摘要一起发送给B，B处查看A的数字证书，如果A的数字证书是经过权威CA验证可靠的，便信任A，便可使用A的数字证书中附带的A的公钥解密消息摘要（这一过程同时确认了发送数据的人又可以解密消息摘要），然后通过解密后的消息摘要验证数据是否正确无误没被修改。
利用这一原理，我们可以突破 java的applet小程序在浏览器中的权限，由于默认的applet权限控制不允许它访问操作系统级的一切。于是我们可以用我们数字证书来给applet签名，然后客户端收到该applet时，系统会自动查看给该applet签名的数字证书并提供给终端用户判定是否信认该数字证书，如果用户信认，则该applet便有了访问系统的权限。
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二、 Java中的数字证书的生成及维护方法
Java中的keytool.exe可以用来创建数字证书，所有的数字证书是以一条一条(采用别名区别)的形式存入证书库的中，证书库中的一条证书包含该条证书的私钥，公钥和对应的数字证书的信息。证书库中的一条证书可以导出数字证书文件，数字证书文件只包括主体信息和对应的公钥。
每一个证书库是一个文件组成，它有访问密码，在首次创建时，它会自动生成证书库，并要求指定访问证书库的密码。
在创建证书的的时候，需要填写证书的一些信息和证书对应的私钥密码。这些信息包括 CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx，它们的意思是：
CN(Common Name名字与姓氏)
OU(Organization Unit组织单位名称)
O(Organization组织名称)
L(Locality城市或区域名称)
ST(State州或省份名称)
C(Country国家名称）
可以采用交互式让工具提示输入以上信息，也可以采用参数
-dname "CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx"来自动创建。
1、示例
如下所示一句采用交互式创建一个证书，指定证书库为 abnerCALib，创建别名为abnerCA的一条证书，它指定用RSA算法生成，
且指定密钥长度为 1024，证书有效期为3650天：
C:\j2sdk1.4.1_01\mykeystore＞keytool -genkey -alias abnerCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore abnerCALib -validity 3650
如下图所示：
上图中最后一步，我们输入的是 CN，代表中国的缩写，也可以直接输入“中国”两个字。
2、证书的操作方法
● 证书的显示
如：
keytool –list –keystore abnerCALib
将显示 abnerCALib证书库的的所有证书列表：如下图示：
又如： keytool -list -alias abnerCA -keystore abnerCALib
将显示 abnerCALib证书库中别名为abnerCA的证书的信息。如下图所示：
又如： keytool -list -v -alias abnerCA -keystore abnerCALib
将显示证书的详细信息（ -v参数）如下图所示：
● 将证书导出到证书文件
如： keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib
将把证书库 abnerCALib中的别名为abnerCA的证书导出到abnerCA.cer证书文件中，
它包含证书主体的信息及证书的公钥，不包括私钥，可以公开，如下图所示 :
上面导出的证书文件是以二进制编码文件，无法用文本编辑器正确显示，因此不利用公布证书，可以加上 -rfc参数以一种可打印的编者编码输出。
如：
keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib -storepass 100200 –rfc
这个命令在命令行中指定了证书库的访问密码，同时指定以可查看编码的方式输出。
3、通过证书文件查看证书的信息
通过命令 :keytool –printcert –file abnerCA.cer可以查看证书文件的信息。
也可以在 windows中双击产生的证书文件直接查看。
● 证书条目的删除
keytool的命令行参数-delete可以删除密钥库中的条目，如：
keytool -delete -alias abnerCA -keystore abnerCALib
这条命令将 abnerCALib库中的abnerCA这一条证书删除了。
● 证书条目口令的修改
如：
keytool –keypasswd –alias abnerCA –keystore abnerCALib
可以以交互的方式修改 abnerCALib证书库中的条目为abnerCA的证书。
Keytool –keypasswd –alias abnerCA –keypass 123456 –new 200100 –storepass 1002 00 –keystore abnerCALib
这一行命令以非交互式的方式修改库中别名为 abnerCA的证书的密码为新密码123456，行中的200100是指该条证书的原密码， 1002 00是指证书库的密码。
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三、数字证书的签发（签名）
我们在上面创建好了数字证书，但这些数字证书还没有经过权威 CA的证实（即签名）。一般情况下，我们需要将这些证书发送给权威的CA，并申请其签名以确认数字证书让客户信任。
下面我们将模仿自己是一个权威的数字证书认证机构 CA，这个机构将采用自己的私钥来签发其它的证书。这个签发过程是这样的：我们自己是CA，我们自己有一个自签的数字证书存入数字证书库中。在数字证书库中的这个我们的CA数字证书，它含有私钥，公钥和我们这个CA的主体信息。下面这一个指令可以创建一个CA的自签的数字证书：
keytool –genkey –dname “CN=美森系统软件有限公司,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias MissionCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650
上面，我们在 abnerCALib这个数字证书库中创建了一个别名为：missionCA、有效期为3650天、算法为RSA且密钥长度为1024的数字证书，这条证书的私钥密码为：200100，证书库的访问密码为：100200。这条别名为missionCA的证书代表我们自己的权威CA即：美森系统软件有限公司这个权威CA。以后我们将用这个证书来签名其它的数字证书。
现在我要给自己申请一个数字证书，我可以这么做：先在数字证书库中创建一条证书：
keytool –genkey –dname “CN=柴政,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias abnerCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650
这样创建了一个别名为 abnerCA的数字证书，我们可以将它导出为cer文件（见前）。
接着，我们可以用上一步生成的 CA的自签证书来签名我这个数字证书了。
CA签名数字证书的过程需用以下程序来进行，这个程序是自解释的：
package com.security;
import java.io.*;
import java.security.*;
import java.security.cert.*;
import java.util.*;
import java.math.*;
import sun.security.x509.*;
/**
* ＜p＞Description: 该程序根据签发者（CA）的证书信息（即CA的私钥）来对被签发者
* 的证书进行签名，过程即是使用CA的证书和被签证书来重构形成一个新的证书＜/p＞
* @author abnerchai
* @version 1.0
*/
public class SignCert {
public static void main(String[] args) throws Exception{
char[] storepass = "100200".toCharArray();
//存放CA证书和被签证书的证书库的访问密码
char[] cakeypass = "200100".toCharArray();//CA数字证书条目的访问密码
String alias = "missionCA";
//CA证书在证书库中的别名，这个CA的证书用来签名其它的证书
String name = "abnerCALib";//存放CA证书和被签证书的证书库的名字
String newLib = "SignedLib";
//新证书库的名字，如果需要将签名后的证书放入新库，这是新库的名字
char[] newLibPass = "100200".toCharArray();//设置新库的访问密码
String cerFileName = "abnerCA.cer";//被签证书的证书文件名
String aliasName = "abnerCA";//被签证书在证书库中的alias别名
char[] namePass = "200100".toCharArray();
//被签证书的条目在证书库的私钥密码
int n =3; //被签证书的有效期，以年为单位，以当前时间开始计算
int sn = 200406001;
//序列号可自己定义，这里定义的意义为2004年6月签发，是本年度CA签发的第多少个以001计算，要求唯一
String afteraliasName = "abnerCA_Signed";
//签名后新产生的被签过名的证书在库中的别名
char[] afterNewPass = "200100".toCharArray();
//签名后新产生的被签过名的证书在库的条目的私钥的密码
//装载证书库
FileInputStream in = new FileInputStream(name);
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");//JKS为证书库的类型
ks.load(in,storepass);
//从证书库中读出签发者（CA）的证书
java.security.cert.Certificate cl = ks.getCertificate(alias);
//读出一个CA证书,这里的l是字母l不是数据字1
PrivateKey privateKey = (PrivateKey)ks.getKey(alias,cakeypass);
//根据别名和证书密码读出CA证书的私钥
in.close();
//从证书库中读出的签发者(CA)的证书中提取签发者的信息
byte[] encodl = cl.getEncoded();//提取证书的编码，这里是字母l不是数据字1
X509CertImpl cimpl = new X509CertImpl(encodl);
//这里是字母l不是数据字1，根据证书的编码创建X509CertImpl类型的对象
//根据上面的对象获得X509CertInfo类型的对象，该对象封装了证书的全部内容。
X509CertInfo cinfo_first =
(X509CertInfo)cimpl.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
//然后获得X500Name类型的签发者信息
X500Name issuer = (X500Name)
cinfo_first.get(X509CertInfo.SUBJECT+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME);
//获取待签发的证书，即获取被签发者的证书
//可从密钥库中获取，也可从导出的证书文件中获取，这里给出两种方式 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式一、采用从导出的cer文件中获取 start
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
//X.509是使用最多的一种数字证书标准
FileInputStream in2 = new FileInputStream(cerFileName);//被签证书文件
java.security.cert.Certificate c2 = cf.generateCertificate(in2);
//生成需要被签的证书
in2.close();
byte[] encod2 = c2.getEncoded();
X509CertImpl cimp2 = new X509CertImpl(encod2);
//获得被签证书的详细内容，然后根据这个证书生成新证书
X509CertInfo cinfo_second =
(X509CertInfo)cimp2.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
*/
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式一
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式二、从证书库中读出被签的证书 start
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
java.security.cert.Certificate c3 = ks.getCertificate(aliasName);
//从证书库中读出被签证书，然后生成新的证书
byte[] encod3 = c3.getEncoded();
X509CertImpl cimp3 = new X509CertImpl(encod3);
X509CertInfo cinfo_second =
(X509CertInfo)cimp3.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO); ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end方式二
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //设置新证书的有效期，使之为当前向后n年有效，新证书的
//截止日期不能超过CA证书的有效日期
Date beginDate = new Date();
Calendar cal = Calendar.getInstance();
cal.setTime(beginDate);
cal.add(cal.YEAR,n);
Date endDate = cal.getTime();
CertificateValidity cv = new CertificateValidity(beginDate,endDate);
cinfo_second.set(X509CertInfo.VALIDITY,cv);
//设置新证书的序列号
CertificateSerialNumber csn = new CertificateSerialNumber(sn);
cinfo_second.set(X509CertInfo.SERIAL_NUMBER,csn);
//设置新证书的签发者
cinfo_second.set(X509CertInfo.ISSUER+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME,issuer);
//新的签发者是CA的证书中读出来的
//设置新证书的算法，指定CA签名该证书所使用的算法为md5WithRSA
AlgorithmId algorithm = new AlgorithmId(AlgorithmId.md5WithRSAEncryption_oid);
cinfo_second.set(CertificateAlgorithmId.NAME+"."+
CertificateAlgorithmId.ALGORITHM,algorithm);
//创建新的签名后的证书
X509CertImpl newcert = new X509CertImpl(cinfo_second);
//签名,使用CA证书的私钥进行签名，签名使用的算法为MD5WithRSA
newcert.sign(privateKey,"MD5WithRSA");//这样便得到了经过CA签名后的证书
//把新证书存入证书库
//把新生成的证书存入一个新的证书库，也可以存入原证书库，
//存入新证书库，则新证书库中不仅包含原证书库中的所有条目，
//而且新增加了一个这次产生的条目。注意，这时，新产生的签名后的证书只
//包括公钥和主体信息及签名信息，不包括私钥信息。这里给出两种方式。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式一：存入新密钥库
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
ks.setCertificateEntry(afteraliasName,newcert);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(newLib);
//存入新库signedLib，并设置新库的库访问密码
ks.store(out,newLibPass);
out.close();
*/
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式一
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//也可以采用另外一种方式，存入原证书库中
//存入原库中，即在原证书库中增加一条证书，这个证书是原证书经过签名后的证书
//这个新证书含有私钥和私钥密码
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式二，存入原密钥库
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//先在原库中读出被签证书的私钥
PrivateKey prk = (PrivateKey)ks.getKey(aliasName,namePass);
java.security.cert.Certificate[] cchain = {newcert};
//存入原来的库,第二个参数为原证书的私钥，第三个参数为新证书的私钥密码，第三个参数为新证书
ks.setKeyEntry(afteraliasName,prk,afterNewPass,cchain); //用新密钥替代原来的没有签名的证书的密码
FileOutputStream out2 = new FileOutputStream(name);
ks.store(out2,storepass);//存入原来的库中，第二个参数为该库的访问密码
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式二
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
}
}
运行以上程序，即可运用 MissionCA证书来签发abnerCA证书，运行后在abnerCALib中增加一条别名为abnerCA_Signed的数字证书，我们将它导出为cer文件（导出方法见前）。
至此，我们己经用 CA的证书以我们的数字证书签名了。在windows中，双击导出的abnerCA_Signend.cer文件，出现如下图所示：
上图中证书信息一栏显示“不能验证该证书”，原因是因为，我们的这个数字证书的签发者 missionCA证书没有安装到系统中。我们可以将证书库中别名为missionCA的自签数字证书导出为cer文件，然后安装到系统中。再次查双击看此证书，如下图所示：
到此，我们己经获得了一个由我们自己的 CA签名颁发的个人数字证书。并且将我们自己的CA证书安装到系统中成为系统信任的根证书。于是，以后只要是由我们的这个CA证书签名颁发的数字证书都会受到系统的信任。
四、运行我们的 applet
我们来写一个 html文件来运行这个签名后的applet，内容如下：
＜!-- ShowFileApplet.html --＞
＜html＞
＜head＞
＜meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312"＞
＜title＞HTMLTestPage＜/title＞
＜/head＞＜body＞
applet将会显示，如果你的浏览器支持Java＜br＞
＜applet
archive = "./applet/myapplet.jar"
code = "com.applet.ShowFileApplet.class"
name = "TestApplet"
width = "400"
height = "300"
hspace = "0"
vspace = "0"
align = "middle"
＞
＜/applet＞
＜/body＞
＜/html＞
这个 HTML文件可以运行applet，但如果浏览器不支持Java，即没有安装JRE，它不会提示用户去下载安装。我们可以用Java自带的htmlconverter工具转换一下这个HTML文件，转换后的文件可以在支持JAVA2的浏览器中（不管该浏览器是否设置了使用java2运行applet，它都会在Java2环境中运行applet，如果浏览器不支持Java2，则会自动下载所需的文件。
在 DOS方式下运行htmlconverter，弹出如下图所示画框，按图中所示选择刚才的那个HTML文件，如下图所示：
点“转换”，将会在当前目录下生成一个 HTML文件，并把原来的HTML文件备份了。
生成后的 HTML文件内容如下所示：
＜!-- ShowFileApplet.html --＞
＜html＞
＜head＞
＜meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312"＞
＜title＞HTMLTestPage＜/title＞
＜/head＞
＜body＞
applet将会显示，如果你的浏览器支持Java＜br＞
＜OBJECT
classid = "clsid:CAFEEFAC-0014-0001-0001-ABCDEFFEDCBA"
codebase = "http://java.sun.com/products/plugin/autodl/jinstall-1_4_1_01-windows-i586.cab#Version=1,4,1,1"
WIDTH = "400" HEIGHT = "300" NAME = "TestApplet" ALIGN = "middle" VSPACE = "0" HSPACE = "0" ＞
＜PARAM NAME = CODE VALUE = "com.applet.ShowFileApplet.class" ＞
＜PARAM NAME = ARCHIVE VALUE = "./applet/myapplet.jar" ＞
＜PARAM NAME = NAME VALUE = "TestApplet" ＞
＜PARAM NAME = "type" VALUE = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01"＞
＜PARAM NAME = "scriptable" VALUE = "false"＞
＜COMMENT＞
＜EMBED
type = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01"
CODE = "com.applet.ShowFileApplet.class"
ARCHIVE = "./applet/myapplet.jar"
NAME = "TestApplet"
WIDTH = "400"
HEIGHT = "300"
ALIGN = "middle"
VSPACE = "0"
HSPACE = "0"
scriptable = false
pluginspage = "http://java.sun.com/products/plugin/index.html#download"＞
＜NOEMBED＞
＜/NOEMBED＞
＜/EMBED＞
＜/COMMENT＞
＜/OBJECT＞
＜/body＞
＜/html＞
双击打开运行这个文件或把这个文件及 applet目录发布到WEB Server中去，可以访问运行这个applet。运行时，弹出如下图所示对话框：
如果此时你点“是”，则在这次会话过程中，此 applet具有访问本地文件系统的权限，但下次运行时还要提示此信息。如果你点“总是有效”则以后每次访问此类含有由Mission_Water_Signed数字证书签发的applet页面，都不会再弹出此选择框。因为：你选择了总是有效，这样，Java会在Java Plug-in中记录这个信任的数字证书，除非你把Java Plug-in中记录的这个信任证书删除。在win2k中，可以在“控制面版”-＞Java Plug-in中看到。如下图所示：
点选择“总是有效”后，该程序运行的结果如下图所示：
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计算机安全通信过程中，常使用消息摘要和消息验证码来保证传输的数据未曾被第三方修改。
消息摘要是对原始数据按照一定算法进行计算得到的结果，它主要检测原始数据是否被修改过。消息摘要与加密不同，加密是对原始数据进行变换，可以从变换后的数据中获得原始数据，而消息摘要是从原始数据中获得一部分信息，它比原始数据少得多，因此消息摘要可以看作是原始数据的指纹。
例：下面一段程序计算一段字符串的消息摘要
package com.messagedigest;
import java.security.*;
public class DigestPass {
public static void main(String[] args) throws Exception{
String str="Hello,I sent to you 80 yuan.";
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//常用的有MD5,SHA算法等
md.update(str.getBytes("UTF-8"));//传入原始字串
byte[] re = md.digest();//计算消息摘要放入byte数组中
//下面把消息摘要转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
当我们有时需要对一个文件加密时，以上方式不再适用。
又例：下面一段程序计算从输入（出）流中计算消息摘要。
package com.messagedigest;
import java.io.*;
import java.security.*;
public class DigestInput {
public static void main(String[] args) throws Exception{
String fileName = "test.txt";
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");
FileInputStream fin = new FileInputStream(fileName);
DigestInputStream din = new DigestInputStream(fin,md);//构造输入流
//DigestOutputStream dout = new DigestOutputStream(fout,md);
//使用输入（出）流可以自己控制何时开始和关闭计算摘要
//也可以不控制，将全过程计算
//初始时是从开始即开始计算，如我们可以开始时关闭，然后从某一部分开始，如下：
//din.on(false);
int b;
while((b=din.read())!=-1){
//做一些对文件的处理
//if(b=='$') din.on(true); //当遇到文件中的符号$时才开始计算
}
byte[] re = md.digest();//获得消息摘要
//下面把消息摘要转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
当A和B通信时，A将数据传给B时，同时也将数据的消息摘要传给B，B收到后可以用该消息摘要验证A传的消息是否正确。这时会产生问题，即若传递过程中别人修改了数据时，同时也修改了消息摘要。B就无法确认数据是否正确。消息验证码可以解决这一问题。
使用消息验证码的前提是 A和B双方有一个共同的密钥，这样A可以将数据计算出来的消息摘要加密后发给B，以防止消息摘要被改。由于使用了共同的密钥，所以称为“验证码”。
例、下面的程序即可利用共同的密钥来计算消息摘要的验证码
package com.mac;
import java.io.*;
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
public class MyMac {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//这是一个消息摘要串
String str="TestString";
//共同的密钥编码，这个可以通过其它算法计算出来
byte[] kb={11,105,-119,50,4,-105,16,38,-14,-111,21,-95,70,-15,76,-74,
67,-88,59,-71,55,-125,104,42};
//获取共同的密钥
SecretKeySpec k = new SecretKeySpec(kb,"HMACSHA1");
//获取Mac对象
Mac m = Mac.getInstance("HmacMD5");
m.init(k);
m.update(str.getBytes("UTF-8"));
byte[] re = m.doFinal();//生成消息码
//下面把消息码转换为字符串
String result = "";
for(int i=0;i＜re.length;i++){
result += Integer.toHexString((0x000000ff&re[i])|0xffffff00).substring(6);
}
System.out.println(result);
}
}
使用以上两种技术可以保证数据没有经过改变，但接收者还无法确定数据是否确实是某个人发来的。尽管消息码可以确定数据是某个有同样密钥的人发来的，但这要求双方具有共享的密钥，若有一组用户共享，我们就无法确定数据的来源了。
数字签名可以解决这一问题。数字签名利用非对称加密技术，发送者使用私钥加密数据产生的消息摘要（签名），接收者使用发送者的公钥解密消息摘要以验证签名是否是某个人的。由于私钥只有加密者才有，因此如果接收者用某个公钥解密了某个消息摘要，就可以确定这段消息摘要必然是对应的私钥持有者发来的。
使用数字签名的前提是接收数据者能够确信验证签名时（用发送者的私钥加密消息摘要）所用的公钥确实是某个人的 (因为有可能有人假告公钥)。数字证书可以解决这个问题。
数字证书含有两部分数据：一部分是对应主体（单位或个人）的信息，另一部分是这个主体所对应的公钥。即数字证书保存了主体和它的公钥的一一对应关系。同样，数字证书也有可能被假造，如何判定数字证书的内容的真实性呢？所以，有效的数字证书必须经过权威 CA的签名，即权威CA验证数字证书的内容的真实性，然后再在数字证书上使用自己的私钥签名（相当于在证书加章确认）。
这样，当用户收到这样的数字证书后，会用相应的权威 CA的公钥验证该证书的签名(因为权威的CA的公钥在操作系统中己经安装)。根据非对称加密的原理，如果该证书不是权威CA签名的，将不能通过验证，即该证书是不可靠的。
若通过验证，即可证明此证书含的信息（发信人的公钥和信息）是无误的。于是可以信任该证书，便可以通过该证书内含的公钥来确认数据确实是发送者发来的。
于是，双方通信时， A把数据的消息摘要用自己的私钥加密（即签名），然后把自己的数字证书和数据及签名后的消息摘要一起发送给B，B处查看A的数字证书，如果A的数字证书是经过权威CA验证可靠的，便信任A，便可使用A的数字证书中附带的A的公钥解密消息摘要（这一过程同时确认了发送数据的人又可以解密消息摘要），然后通过解密后的消息摘要验证数据是否正确无误没被修改。
利用这一原理，我们可以突破 java的applet小程序在浏览器中的权限，由于默认的applet权限控制不允许它访问操作系统级的一切。于是我们可以用我们数字证书来给applet签名，然后客户端收到该applet时，系统会自动查看给该applet签名的数字证书并提供给终端用户判定是否信认该数字证书，如果用户信认，则该applet便有了访问系统的权限。
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二、 Java中的数字证书的生成及维护方法
Java中的keytool.exe可以用来创建数字证书，所有的数字证书是以一条一条(采用别名区别)的形式存入证书库的中，证书库中的一条证书包含该条证书的私钥，公钥和对应的数字证书的信息。证书库中的一条证书可以导出数字证书文件，数字证书文件只包括主体信息和对应的公钥。
每一个证书库是一个文件组成，它有访问密码，在首次创建时，它会自动生成证书库，并要求指定访问证书库的密码。
在创建证书的的时候，需要填写证书的一些信息和证书对应的私钥密码。这些信息包括 CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx，它们的意思是：
CN(Common Name名字与姓氏)
OU(Organization Unit组织单位名称)
O(Organization组织名称)
L(Locality城市或区域名称)
ST(State州或省份名称)
C(Country国家名称）
可以采用交互式让工具提示输入以上信息，也可以采用参数
-dname "CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx"来自动创建。
1、示例
如下所示一句采用交互式创建一个证书，指定证书库为 abnerCALib，创建别名为abnerCA的一条证书，它指定用RSA算法生成，
且指定密钥长度为 1024，证书有效期为3650天：
C:\j2sdk1.4.1_01\mykeystore＞keytool -genkey -alias abnerCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore abnerCALib -validity 3650
如下图所示：
上图中最后一步，我们输入的是 CN，代表中国的缩写，也可以直接输入“中国”两个字。
2、证书的操作方法
● 证书的显示
如：
keytool –list –keystore abnerCALib
将显示 abnerCALib证书库的的所有证书列表：如下图示：
又如： keytool -list -alias abnerCA -keystore abnerCALib
将显示 abnerCALib证书库中别名为abnerCA的证书的信息。如下图所示：
又如： keytool -list -v -alias abnerCA -keystore abnerCALib
将显示证书的详细信息（ -v参数）如下图所示：
● 将证书导出到证书文件
如： keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib
将把证书库 abnerCALib中的别名为abnerCA的证书导出到abnerCA.cer证书文件中，
它包含证书主体的信息及证书的公钥，不包括私钥，可以公开，如下图所示 :
上面导出的证书文件是以二进制编码文件，无法用文本编辑器正确显示，因此不利用公布证书，可以加上 -rfc参数以一种可打印的编者编码输出。
如：
keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib -storepass 100200 –rfc
这个命令在命令行中指定了证书库的访问密码，同时指定以可查看编码的方式输出。
3、通过证书文件查看证书的信息
通过命令 :keytool –printcert –file abnerCA.cer可以查看证书文件的信息。
也可以在 windows中双击产生的证书文件直接查看。
● 证书条目的删除
keytool的命令行参数-delete可以删除密钥库中的条目，如：
keytool -delete -alias abnerCA -keystore abnerCALib
这条命令将 abnerCALib库中的abnerCA这一条证书删除了。
● 证书条目口令的修改
如：
keytool –keypasswd –alias abnerCA –keystore abnerCALib
可以以交互的方式修改 abnerCALib证书库中的条目为abnerCA的证书。
Keytool –keypasswd –alias abnerCA –keypass 123456 –new 200100 –storepass 1002 00 –keystore abnerCALib
这一行命令以非交互式的方式修改库中别名为 abnerCA的证书的密码为新密码123456，行中的200100是指该条证书的原密码， 1002 00是指证书库的密码。
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三、数字证书的签发（签名）
我们在上面创建好了数字证书，但这些数字证书还没有经过权威 CA的证实（即签名）。一般情况下，我们需要将这些证书发送给权威的CA，并申请其签名以确认数字证书让客户信任。
下面我们将模仿自己是一个权威的数字证书认证机构 CA，这个机构将采用自己的私钥来签发其它的证书。这个签发过程是这样的：我们自己是CA，我们自己有一个自签的数字证书存入数字证书库中。在数字证书库中的这个我们的CA数字证书，它含有私钥，公钥和我们这个CA的主体信息。下面这一个指令可以创建一个CA的自签的数字证书：
keytool –genkey –dname “CN=美森系统软件有限公司,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias MissionCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650
上面，我们在 abnerCALib这个数字证书库中创建了一个别名为：missionCA、有效期为3650天、算法为RSA且密钥长度为1024的数字证书，这条证书的私钥密码为：200100，证书库的访问密码为：100200。这条别名为missionCA的证书代表我们自己的权威CA即：美森系统软件有限公司这个权威CA。以后我们将用这个证书来签名其它的数字证书。
现在我要给自己申请一个数字证书，我可以这么做：先在数字证书库中创建一条证书：
keytool –genkey –dname “CN=柴政,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias abnerCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650
这样创建了一个别名为 abnerCA的数字证书，我们可以将它导出为cer文件（见前）。
接着，我们可以用上一步生成的 CA的自签证书来签名我这个数字证书了。
CA签名数字证书的过程需用以下程序来进行，这个程序是自解释的：
package com.security;
import java.io.*;
import java.security.*;
import java.security.cert.*;
import java.util.*;
import java.math.*;
import sun.security.x509.*;
/**
* ＜p＞Description: 该程序根据签发者（CA）的证书信息（即CA的私钥）来对被签发者
* 的证书进行签名，过程即是使用CA的证书和被签证书来重构形成一个新的证书＜/p＞
* @author abnerchai
* @version 1.0
*/
public class SignCert {
public static void main(String[] args) throws Exception{
char[] storepass = "100200".toCharArray();
//存放CA证书和被签证书的证书库的访问密码
char[] cakeypass = "200100".toCharArray();//CA数字证书条目的访问密码
String alias = "missionCA";
//CA证书在证书库中的别名，这个CA的证书用来签名其它的证书
String name = "abnerCALib";//存放CA证书和被签证书的证书库的名字
String newLib = "SignedLib";
//新证书库的名字，如果需要将签名后的证书放入新库，这是新库的名字
char[] newLibPass = "100200".toCharArray();//设置新库的访问密码
String cerFileName = "abnerCA.cer";//被签证书的证书文件名
String aliasName = "abnerCA";//被签证书在证书库中的alias别名
char[] namePass = "200100".toCharArray();
//被签证书的条目在证书库的私钥密码
int n =3; //被签证书的有效期，以年为单位，以当前时间开始计算
int sn = 200406001;
//序列号可自己定义，这里定义的意义为2004年6月签发，是本年度CA签发的第多少个以001计算，要求唯一
String afteraliasName = "abnerCA_Signed";
//签名后新产生的被签过名的证书在库中的别名
char[] afterNewPass = "200100".toCharArray();
//签名后新产生的被签过名的证书在库的条目的私钥的密码
//装载证书库
FileInputStream in = new FileInputStream(name);
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");//JKS为证书库的类型
ks.load(in,storepass);
//从证书库中读出签发者（CA）的证书
java.security.cert.Certificate cl = ks.getCertificate(alias);
//读出一个CA证书,这里的l是字母l不是数据字1
PrivateKey privateKey = (PrivateKey)ks.getKey(alias,cakeypass);
//根据别名和证书密码读出CA证书的私钥
in.close();
//从证书库中读出的签发者(CA)的证书中提取签发者的信息
byte[] encodl = cl.getEncoded();//提取证书的编码，这里是字母l不是数据字1
X509CertImpl cimpl = new X509CertImpl(encodl);
//这里是字母l不是数据字1，根据证书的编码创建X509CertImpl类型的对象
//根据上面的对象获得X509CertInfo类型的对象，该对象封装了证书的全部内容。
X509CertInfo cinfo_first =
(X509CertInfo)cimpl.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
//然后获得X500Name类型的签发者信息
X500Name issuer = (X500Name)
cinfo_first.get(X509CertInfo.SUBJECT+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME);
//获取待签发的证书，即获取被签发者的证书
//可从密钥库中获取，也可从导出的证书文件中获取，这里给出两种方式 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式一、采用从导出的cer文件中获取 start
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
//X.509是使用最多的一种数字证书标准
FileInputStream in2 = new FileInputStream(cerFileName);//被签证书文件
java.security.cert.Certificate c2 = cf.generateCertificate(in2);
//生成需要被签的证书
in2.close();
byte[] encod2 = c2.getEncoded();
X509CertImpl cimp2 = new X509CertImpl(encod2);
//获得被签证书的详细内容，然后根据这个证书生成新证书
X509CertInfo cinfo_second =
(X509CertInfo)cimp2.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
*/
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式一
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式二、从证书库中读出被签的证书 start
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
java.security.cert.Certificate c3 = ks.getCertificate(aliasName);
//从证书库中读出被签证书，然后生成新的证书
byte[] encod3 = c3.getEncoded();
X509CertImpl cimp3 = new X509CertImpl(encod3);
X509CertInfo cinfo_second =
(X509CertInfo)cimp3.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO); ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end方式二
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //设置新证书的有效期，使之为当前向后n年有效，新证书的
//截止日期不能超过CA证书的有效日期
Date beginDate = new Date();
Calendar cal = Calendar.getInstance();
cal.setTime(beginDate);
cal.add(cal.YEAR,n);
Date endDate = cal.getTime();
CertificateValidity cv = new CertificateValidity(beginDate,endDate);
cinfo_second.set(X509CertInfo.VALIDITY,cv);
//设置新证书的序列号
CertificateSerialNumber csn = new CertificateSerialNumber(sn);
cinfo_second.set(X509CertInfo.SERIAL_NUMBER,csn);
//设置新证书的签发者
cinfo_second.set(X509CertInfo.ISSUER+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME,issuer);
//新的签发者是CA的证书中读出来的
//设置新证书的算法，指定CA签名该证书所使用的算法为md5WithRSA
AlgorithmId algorithm = new AlgorithmId(AlgorithmId.md5WithRSAEncryption_oid);
cinfo_second.set(CertificateAlgorithmId.NAME+"."+
CertificateAlgorithmId.ALGORITHM,algorithm);
//创建新的签名后的证书
X509CertImpl newcert = new X509CertImpl(cinfo_second);
//签名,使用CA证书的私钥进行签名，签名使用的算法为MD5WithRSA
newcert.sign(privateKey,"MD5WithRSA");//这样便得到了经过CA签名后的证书
//把新证书存入证书库
//把新生成的证书存入一个新的证书库，也可以存入原证书库，
//存入新证书库，则新证书库中不仅包含原证书库中的所有条目，
//而且新增加了一个这次产生的条目。注意，这时，新产生的签名后的证书只
//包括公钥和主体信息及签名信息，不包括私钥信息。这里给出两种方式。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式一：存入新密钥库
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
ks.setCertificateEntry(afteraliasName,newcert);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(newLib);
//存入新库signedLib，并设置新库的库访问密码
ks.store(out,newLibPass);
out.close();
*/
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式一
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//也可以采用另外一种方式，存入原证书库中
//存入原库中，即在原证书库中增加一条证书，这个证书是原证书经过签名后的证书
//这个新证书含有私钥和私钥密码
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式二，存入原密钥库
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//先在原库中读出被签证书的私钥
PrivateKey prk = (PrivateKey)ks.getKey(aliasName,namePass);
java.security.cert.Certificate[] cchain = {newcert};
//存入原来的库,第二个参数为原证书的私钥，第三个参数为新证书的私钥密码，第三个参数为新证书
ks.setKeyEntry(afteraliasName,prk,afterNewPass,cchain); //用新密钥替代原来的没有签名的证书的密码
FileOutputStream out2 = new FileOutputStream(name);
ks.store(out2,storepass);//存入原来的库中，第二个参数为该库的访问密码
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//end 方式二
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
}
}
运行以上程序，即可运用 MissionCA证书来签发abnerCA证书，运行后在abnerCALib中增加一条别名为abnerCA_Signed的数字证书，我们将它导出为cer文件（导出方法见前）。
至此，我们己经用 CA的证书以我们的数字证书签名了。在windows中，双击导出的abnerCA_Signend.cer文件，出现如下图所示：
上图中证书信息一栏显示“不能验证该证书”，原因是因为，我们的这个数字证书的签发者 missionCA证书没有安装到系统中。我们可以将证书库中别名为missionCA的自签数字证书导出为cer文件，然后安装到系统中。再次查双击看此证书，如下图所示：
到此，我们己经获得了一个由我们自己的 CA签名颁发的个人数字证书。并且将我们自己的CA证书安装到系统中成为系统信任的根证书。于是，以后只要是由我们的这个CA证书签名颁发的数字证书都会受到系统的信任。
四、运行我们的 applet
我们来写一个 html文件来运行这个签名后的applet，内容如下：
＜!-- ShowFileApplet.html --＞
＜html＞
＜head＞
＜meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312"＞
＜title＞HTMLTestPage＜/title＞
＜/head＞＜body＞
applet将会显示，如果你的浏览器支持Java＜br＞
＜applet
archive = "./applet/myapplet.jar"
code = "com.applet.ShowFileApplet.class"
name = "TestApplet"
width = "400"
height = "300"
hspace = "0"
vspace = "0"
align = "middle"
＞
＜/applet＞
＜/body＞
＜/html＞
这个 HTML文件可以运行applet，但如果浏览器不支持Java，即没有安装JRE，它不会提示用户去下载安装。我们可以用Java自带的htmlconverter工具转换一下这个HTML文件，转换后的文件可以在支持JAVA2的浏览器中（不管该浏览器是否设置了使用java2运行applet，它都会在Java2环境中运行applet，如果浏览器不支持Java2，则会自动下载所需的文件。
在 DOS方式下运行htmlconverter，弹出如下图所示画框，按图中所示选择刚才的那个HTML文件，如下图所示：
点“转换”，将会在当前目录下生成一个 HTML文件，并把原来的HTML文件备份了。
生成后的 HTML文件内容如下所示：
＜!-- ShowFileApplet.html --＞
＜html＞
＜head＞
＜meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312"＞
＜title＞HTMLTestPage＜/title＞
＜/head＞
＜body＞
applet将会显示，如果你的浏览器支持Java＜br＞
＜OBJECT
classid = "clsid:CAFEEFAC-0014-0001-0001-ABCDEFFEDCBA"
codebase = "http://java.sun.com/products/plugin/autodl/jinstall-1_4_1_01-windows-i586.cab#Version=1,4,1,1"
WIDTH = "400" HEIGHT = "300" NAME = "TestApplet" ALIGN = "middle" VSPACE = "0" HSPACE = "0" ＞
＜PARAM NAME = CODE VALUE = "com.applet.ShowFileApplet.class" ＞
＜PARAM NAME = ARCHIVE VALUE = "./applet/myapplet.jar" ＞
＜PARAM NAME = NAME VALUE = "TestApplet" ＞
＜PARAM NAME = "type" VALUE = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01"＞
＜PARAM NAME = "scriptable" VALUE = "false"＞
＜COMMENT＞
＜EMBED
type = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01"
CODE = "com.applet.ShowFileApplet.class"
ARCHIVE = "./applet/myapplet.jar"
NAME = "TestApplet"
WIDTH = "400"
HEIGHT = "300"
ALIGN = "middle"
VSPACE = "0"
HSPACE = "0"
scriptable = false
pluginspage = "http://java.sun.com/products/plugin/index.html#download"＞
＜NOEMBED＞
＜/NOEMBED＞
＜/EMBED＞
＜/COMMENT＞
＜/OBJECT＞
＜/body＞
＜/html＞
双击打开运行这个文件或把这个文件及 applet目录发布到WEB Server中去，可以访问运行这个applet。运行时，弹出如下图所示对话框：
如果此时你点“是”，则在这次会话过程中，此 applet具有访问本地文件系统的权限，但下次运行时还要提示此信息。如果你点“总是有效”则以后每次访问此类含有由Mission_Water_Signed数字证书签发的applet页面，都不会再弹出此选择框。因为：你选择了总是有效，这样，Java会在Java Plug-in中记录这个信任的数字证书，除非你把Java Plug-in中记录的这个信任证书删除。在win2k中，可以在“控制面版”-＞Java Plug-in中看到。如下图所示：
点选择“总是有效”后，该程序运行的结果如下图所示：
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