Java加密和數字簽名編程快速入門

2019-11-18 15:44:50

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供稿：網友

　　本文主要談一下密碼學中的加密和數字簽名，以及其在java中如何進行使用。對密碼學有愛好的伙伴，推薦看BrUCe Schneier的著作：Applied Crypotography。在jdk1.5的發行版本中安全性方面有了很大的改進，也提供了對RSA算法的直接支持，現在我們從實例入手解決問題（本文僅是作為簡單介紹）：

　　一、密碼學上常用的概念　

　　1）消息摘要：

　　這是一種與消息認證碼結合使用以確保消息完整性的技術。主要使用單向散列函數算法，可用于檢驗消息的完整性，和通過散列密碼直接以文本形式保存等，目前廣泛使用的算法有MD4、md5、SHA-1，jdk1.5對上面都提供了支持，在java中進行消息摘要很簡單， java.security.MessageDigest提供了一個簡易的操作方法：

/**
*MessageDigestExample.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import java.security.MessageDigest;
/**
*單一的消息摘要算法，不使用密碼.可以用來對明文消息（如：密碼）隱藏保存
*/
public class MessageDigestExample{
　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　if(args.length!=1){
　　　System.err.　　　System.exit(1);
　　}

　　byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

　　//使用getInstance("算法")來獲得消息摘要,這里使用SHA-1的160位算法
　　MessageDigest messageDigest=MessageDigest.getInstance("SHA-1");

　　System.out.println("/n"+messageDigest.getProvider().getInfo());
　　//開始使用算法
　　messageDigest.update(plainText);
　　System.out.println("/nDigest:");
　　//輸出算法運算結果
　　System.out.println(new String(messageDigest.digest(),"UTF8"));
　}
}
　　還可以通過消息認證碼來進行加密實現，javax.crypto.Mac提供了一個解決方案，有愛好者可以參考相關API文檔，本文只是簡單介紹什么是摘要算法。

　　2）私鑰加密：

　　消息摘要只能檢查消息的完整性，但是單向的，對明文消息并不能加密，要加密明文的消息的話，就要使用其他的算法，要確保機密性，我們需要使用私鑰密碼術來交換私有消息。

　　這種最好理解，使用對稱算法。比如：A用一個密鑰對一個文件加密，而B讀取這個文件的話，則需要和A一樣的密鑰，雙方共享一個私鑰（而在web環境下，私鑰在傳遞時輕易被偵聽）：

　　使用私鑰加密的話，首先需要一個密鑰，可用javax.crypto.KeyGenerator產生一個密鑰(java.security.Key),然后傳遞給一個加密工具(javax.crypto.C ipher),該工具再使用相應的算法來進行加密，主要對稱算法有：DES（實際密鑰只用到56位），AES（支持三種密鑰長度：128、192、256位），通常首先128位，其他的還有DESede等，jdk1.5種也提供了對對稱算法的支持，以下例子使用AES算法來加密：

/**
*PrivateExmaple.java
*Copyright 2005-2-16
*/
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import java.security.Key;

/**
*私鈅加密，保證消息機密性
*/
public class PrivateExample{
　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　if(args.length!=1){
　　　System.err.println("Usage:java PrivateExample <text>");
　　　System.exit(1);
　　}
　　byte[] plainText=args[0].getBytes("UTF8");

　　//通過KeyGenerator形成一個key
　　System.out.println("/nStart generate AES key");
　　KeyGenerator keyGen=KeyGenerator.getInstance("AES");
　　keyGen.init(128);
　　Key key=keyGen.generateKey();
　　System.out.println("Finish generating DES key");

　　//獲得一個私鈅加密類Cipher，ECB是加密方式，PKCS5Padding是填充方法
　　Cipher cipher=Cipher.getInstance("AES/ECB/PKCS5Padding");
　　System.out.println("/n"+cipher.getProvider().getInfo());

　　//使用私鈅加密
　　System.out.println("/nStart encryption:");
　　cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key);
　　byte[] cipherText=cipher.doFinal(plainText);
　　System.out.println("Finish encryption:");
　　System.out.println(new String(cipherText,"UTF8"));

　　System.out.println("/nStart decryption:");
　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key);
　　byte[] newPlainText=cipher.doFinal(cipherText);
　　System.out.println("Finish decryption:");

　　System.out.println(new String(newPlainText,"UTF8"));

　}
}
　　3）公鑰加密：

　　上面提到，私鑰加密需要一個共享的密鑰，那么如何傳遞密鑰呢？web環境下，直接傳遞的話很輕易被偵聽到，幸好有了公鑰加密的出現。公鑰加密也叫不對稱加密，不對稱算法使用一對密鑰對，一個公鑰，一個私鑰，使用公鑰加密的數據，只有私鑰能解開（可用于加密）；同時，使用私鑰加密的數據，只有公鑰能解開（簽名）。但是速度很慢（比私鑰加密慢100到1000倍），公鑰的主要算法有RSA，還包括Blowfish,Diffie-Helman等，jdk1.5種提供了對RSA的支持，是一個改進的地方：

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