Java加密擴展基礎

2019-11-18 11:51:03

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供稿：網友

　　java加密擴展（JCE）現在已經成為Java SDK 1.4的核心組成部分。JCE基本上是一組提供加密框架和實現、密鑰生成和協商以及消息認證代碼（MAC）算法的Java包。
　　不過你可得注重了，雖然JCE目前是Java SDK 1.4核心組成包，不過我們將演示如何用Java SDK 1.2 或者更高版本對其進行配置。此外，本文還要討論如何在動態安裝的情況下使用安全供給者。最后我會演示創建密鑰和密碼的過程，以及如何實施基本的數據加密和解密。
　　什么是安全供給者？
　　安全供給者就是承擔特定安全機制的實現。有些供給者是完全免費的，而另一些供給者則需要付費。提供安全供給者的公司有IBM、Bouncy Castle和RSA等。今后我們將對Bouncy Castle的RSA實現做闡述。Sun 提供了如何實現你自己供給者的細節。
　　靜態安裝
　　在使用或安裝JCE之前，你必須首先從Sun的網站獲取相關的Java庫。JCE包含了Sun自產的安全供給者SunJCE。為了在你的默認供給者列表中靜態添加SunJCE，你需要編輯安全屬性文件；
　　<java-home>/jre/lib/security/java.security (Win32)

　　<java-home>/jre/lib/security/java.security (UNIX)

　　比方說，假如你在Windows計算機的C:/jdk1.3文件夾下面安裝了JDK，那么你需要編輯如下文件：
　　C:/jdk1.3/jre/lib/security/java.security
　　為了安裝SunJCE你還得在以上文件中添加以下代碼行：
　　security.PRovider.n=com.sun.crypto.provider.SunJCE
　　請用正確的供給者替代以上代碼中的 n。
　　程序清單A 演示了如何查看安裝供給者的信息。程序清單B所示的輸出結果顯示了供給者的支持信息，比如可用算法等。
　　動態安裝
　　程序清單C 所示為運行時動態裝載供給者的情況。必須指出，當你在調用Security.addProvider(…)的時候，供給者對整個JVM可用。
　　如上所述，當你在安裝供給者的時候，你必須提供一個數字表示其優先級。在調用實現時， JVM會根據優先級搜索整個安裝的安全供給者并用找到的第1個供給者實現請求的算法。你還可以通過在方法調用中包含其他參數的方法顯式地調用給定的供給者，以后我們可以了解這一點。
　　實現細節
　　JCE API由很多類和接口組成。它們具有若干種算法和安全特性。本文首先討論常用的對稱算法數據加密標準DES（Data Encryption Standard）。
　　產生密鑰
　　程序清單D 說明了如何初始化KeyGenerator和產生密鑰。
　　為了生成密鑰，我們首先得獲得KeyGenerator的一個實例。這可以由調用KeyGenerator類的靜態方法getInstance完成。我們用普通的、不帶模式或者方案的DES算法。可選地，你可以如下所示傳遞參數：
　　DES/ECB/PKCS5Padding
　　這樣就提供了帶ECB（電子密碼本）模式和PKCS#5補充風格的DES算法。你還可以傳遞第2個字符串參數指定要使用的供給者實現，不過這并不是必需的：
　　KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance("DES";
　　獲得自己的KeyGenerator,之后就可以調用generateKey方法獲得我們的密鑰：
　　Key key = kg.generateKey();
　　產生密碼
　　我們采用生成密鑰相同的方式生成一個密碼。我們必須調用Cipher類的靜態方法getInstance。該方法的參數同KeyGenerator完全一樣：
　　Cipher cipher = Cipher.getInstance(“DES”);
　　程序清單E 顯示了有關的操作程序。
　　數據加密和解密
　　加密是在字節級別上進行的，所以數據的各個方面一個不落全都會被加密。一旦獲得了密鑰和密碼，你就可以對數據進行安全操作了。值得注重的是密鑰和密碼必須采用同類算法。你不能用DESede初始化密鑰卻用DES初始化密碼。Cipher對象采用同樣的方法對數據加密和解密，所以你必須首先對其初始化以便它知道對數據進行怎樣的操作：
　　cipher.init(Cā??ipher.ENCRYPT_MODE, key);
　　以上方法調用對Cipher對象初始化以預備加密數據。加密數據的最簡單辦法就是調用 Cipher對象的doFinal方法，同時傳遞字節數組：
　　byte[] data = “Hello World!”.getBytes();
　　byte[] result = cipher.doFinal(data);
　　result現在包含傳遞數據的加密形式。對同一數據解密也很輕易。但在解密之前，我們必須重新初始化Cipher對象以便其預備解密：
　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
　　之后即可解密：
　　byte[] original = cipher.doFinal(result);
　　現在original應該和data.完全相同。程序清單F所示為全部源代碼。
　　小結
　　JCE是一種強大的API，它可以實施多種類型的加密和其他涉及安全的任務。我們已經知道了如何以靜態和動態方式安裝JCE，以及采用對稱加密算法對簡單消息加密和解密。在本系列的第2部分，我還會利用以上的這些知識運用到真實環境下來，教你如何編寫簡單的封裝類以結合套接字加密應用程序的所有網絡流量。

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