JAVA上加密算法的實現用例筆記

第1章基礎知識

1.1. 單鑰密碼體制

單鑰密碼體制是一種傳統的加密算法，是指信息的發送方和接收方共同使用同一把密鑰進行加解密。

通常,使用的加密算法比較簡便高效,密鑰簡短，加解密速度快，破譯極其困難。但是加密的安全性依 靠密鑰保管的安全性,在公開的計算機網絡上安全地傳送和保管密鑰是一個嚴峻的問題，並且如果在多用 戶的情況下密鑰的保管安全性也是一個問題。

單鑰密碼體制的代表是美國的DES

1.2. 消息摘要

一個消息摘要就是一個數據塊的數字指紋。即對一個任意長度的一個數據塊進行計算，產生一個唯一 指印（對於SHA1是產生一個20字節的二進制數組）。

消息摘要有兩個基本屬性：

兩個不同的報文難以生成相同的摘要　

難以對指定的摘要生成一個報文，而由該報文反推算出該指定的摘要　

代表：美國國家標准技術研究所的SHA1和麻省理工學院Ronald Rivest提出的MD5

1.3. Diffie-Hellman密鑰一致協議

密鑰一致協議是由公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一種思想。

先決條件,允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一致"的,可以共享的密鑰

代表：指數密鑰一致協議(Exponential Key Agreement Protocol)

1.4. 非對稱算法與公鑰體系

1976年，Dittie和Hellman為解決密鑰管理問題，在他們的奠基性的工作"密碼學的新方向"一文中，提 出一種密鑰交換協議，允許在不安全的媒體上通過通訊雙方交換信息，安全地傳送秘密密鑰。在此新思想 的基礎上，很快出現了非對稱密鑰密碼體制，即公鑰密碼體制。在公鑰體制中，加密密鑰不同於解密密鑰 ，加密密鑰公之於眾，誰都可以使用；解密密鑰只有解密人自己知道。它們分別稱為公開密鑰（Public key）和秘密密鑰（Private key）。

迄今為止的所有公鑰密碼體系中，RSA系統是最著名、最多使用的一種。RSA公開密鑰密碼系統是由 R.Rivest、A.Shamir和L.Adleman俊教授於1977年提出的。RSA的取名就是來自於這三位發明者的姓的第一 個字母

1.5. 數字簽名

所謂數字簽名就是信息發送者用其私鑰對從所傳報文中提取出的特征數據（或稱數字指紋）進行RSA算 法操作，以保證發信人無法抵賴曾發過該信息（即不可抵賴性），同時也確保信息報文在經簽名後末被篡 改（即完整性）。當信息接收者收到報文後，就可以用發送者的公鑰對數字簽名進行驗證。　

在數字簽名中有重要作用的數字指紋是通過一類特殊的散列函數（HASH函數）生成的，對這些HASH函 數的特殊要求是：

接受的輸入報文數據沒有長度限制；　

對任何輸入報文數據生成固定長度的摘要（數字指紋）輸出　

從報文能方便地算出摘要；　

難以對指定的摘要生成一個報文，而由該報文反推算出該指定的摘要；　

兩個不同的報文難以生成相同的摘要　

代表：DSA

第2章在JAVA中的實現

2.1. 相關

Diffie-Hellman密鑰一致協議和DES程序需要JCE工具庫的支持,可以到 http://java.sun.com/security/index.html 或 http://www.bt285.cn 下載JCE,並進行安裝。簡易安裝 把 jce1.2.1\lib 下的所有內容復制到 %java_home%\lib\ext下,如果沒有ext目錄自行建立,再把 jce1_2_1.jar和sunjce_provider.jar添加到CLASSPATH內,更詳細說明請看相應用戶手冊

2.2. 消息摘要MD5和SHA的使用

使用方法:

首先用生成一個MessageDigest類,確定計算方法

java.security.MessageDigest alga=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");

添加要進行計算摘要的信息

String myinfo=" http://www.5a520.cn 　　　小說520網"

alga.update(myinfo.getBytes());

計算出摘要

byte[] digesta=alga.digest();

發送給其他人你的信息和摘要

其他人用相同的方法初始化,添加信息,最後進行比較摘要是否相同

algb.isEqual(digesta,algb.digest())

相關AIP

java.security.MessageDigest 類

static getInstance(String algorithm)

返回一個MessageDigest對象,它實現指定的算法

參數:算法名,如 SHA-1 或MD5

void update (byte input)

void update (byte[] input)

void update(byte[] input, int offset, int len)

添加要進行計算摘要的信息

byte[] digest()

完成計算,返回計算得到的摘要(對於MD5是16位,SHA是20位)

void reset()

復位

static boolean isEqual(byte[] digesta, byte[] digestb)

比效兩個摘要是否相同

代碼：

　　import java.security.*;
　　public class myDigest {
　　 public static void main(String[] args)　 {
　　 myDigest my=new myDigest();
　　 my.testDigest ();
　　 }
　　 public void testDigest()
　　 {
　　 try {
　　 String myinfo="我的測試信息";
　　 //java.security.MessageDigest alg=java.security.MessageDigest.getInstance("MD5");
　　 java.security.MessageDigest alga=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
　　 alga.update(myinfo.getBytes ());
　　 byte[] digesta=alga.digest();
　　 System.out.println("本信息摘要 是:"+byte2hex(digesta));
　　 //通過某中方式傳給其他人你的信息(myinfo)和摘要(digesta) 對 方可以判斷是否更改或傳輸正常
　　 java.security.MessageDigest algb=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
　　 algb.update(myinfo.getBytes ());
　　 if (algb.isEqual(digesta,algb.digest())) {
　　 System.out.println("信息檢查 正常");
　　 }
　　 else
　　 {
　　 System.out.println("摘要不相同");
　　 }
　　 }
　　 catch (java.security.NoSuchAlgorithmException ex) {
　　 System.out.println("非法摘要算法");
　　 }
　　 }
　　 public String byte2hex(byte [] b) //二行制轉字符串
　　 {
　　 String hs="";
　　 String stmp="";
　　 for (int n=0;n<b.length;n++)
　　 {
　　 stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
　　 if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
　　 else hs=hs+stmp;
　　 if (n<b.length-1)　 hs=hs+":";
　　 }
　　 return hs.toUpperCase();
　　 }
　　}

2.3. 數字簽名DSA

對於一個用戶來講首先要生成他的密鑰對,並且分別保存　

生成一個KeyPairGenerator實例

java.security.KeyPairGenerator　 keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance ("DSA");

如果設定隨機產生器就用如相代碼初始化　

SecureRandom secrand=new SecureRandom();

secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化隨機產生器

keygen.initialize(512,secrand);　　　　 //初始化密鑰生成器　

否則

keygen.initialize(512);

生成密鑰公鑰pubkey和私鑰prikey　

KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密鑰組

PublicKey pubkey=keys.getPublic();

PrivateKey prikey=keys.getPrivate();　

分別保存在myprikey.dat和mypubkey.dat中,以便下次不在生成

(生成密鑰對的時間比較長　

java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myprikey.dat"));

out.writeObject(prikey);

out.close();

out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));

out.writeObject(pubkey);

out.close();

用他私人密鑰(prikey)對他所確認的信息(info)進行數字簽名產生一個簽名數組　

從文件中讀入私人密鑰(prikey)

java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream ("myprikey.dat"));

PrivateKey myprikey=(PrivateKey)in.readObject();

in.close();　

初始一個Signature對象,並用私鑰對信息簽名　

java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");

signet.initSign(myprikey);

signet.update(myinfo.getBytes());

byte[] signed=signet.sign();　

把信息和簽名保存在一個文件中(myinfo.dat)　

java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));

out.writeObject(myinfo);

out.writeObject(signed);

out.close();　

把他的公鑰的信息及簽名發給其它用戶

其他用戶用他的公共密鑰(pubkey)和簽名(signed)和信息(info)進行驗證是否由他簽名的信息

讀入公鑰

java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream ("mypubkey.dat"));

PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();

in.close();

讀入簽名和信息

in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myinfo.dat"));

String info=(String)in.readObject();

byte[] signed=(byte[])in.readObject();

in.close();

初始一個Signature對象,並用公鑰和簽名進行驗證

java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");

signetcheck.initVerify(pubkey);

signetcheck.update(info.getBytes());

if (signetcheck.verify(signed)) { System.out.println("簽名正常");}

對於密鑰的保存本文是用對象流的方式保存和傳送的,也可可以用編碼的方式保存.注意要

import java.security.spec.*

import java.security.*

具休說明如下

public key是用X.509編碼的,例碼如下:　　 byte[] bobEncodedPubKey=mypublic.getEncoded(); // 生成編碼

//傳送二進制編碼

//以下代碼轉換編碼為相應key對象

X509EncodedKeySpec bobPubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobEncodedPubKey);

KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");

PublicKey bobPubKey = keyFactory.generatePublic(bobPubKeySpec);

對於Private key是用PKCS#8編碼,例碼如下:　

byte[] bPKCS=myprikey.getEncoded();

//傳送二進制編碼

//以下代碼轉換編碼為相應key對象

PKCS8EncodedKeySpec priPKCS8=new PKCS8EncodedKeySpec(bPKCS);

KeyFactory keyf=KeyFactory.getInstance("DSA");

PrivateKey otherprikey=keyf.generatePrivate(priPKCS8);

常用API　

java.security.KeyPairGenerator 密鑰生成器類

public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException

以指定的算法返回一個KeyPairGenerator 對象

參數: algorithm 算法名.如:"DSA","RSA"

public void initialize(int keysize)

以指定的長度初始化KeyPairGenerator對象,如果沒有初始化系統以1024長度默認設置

參數:keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數

public void initialize(int keysize, SecureRandom random)

以指定的長度初始化和隨機發生器初始化KeyPairGenerator對象

參數:keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數

random 一個隨機位的來源(對於initialize(int keysize)使用了默認隨機器

public abstract KeyPair generateKeyPair()

產生新密鑰對

java.security.KeyPair 密鑰對類

public PrivateKey getPrivate()

返回私鑰

public PublicKey getPublic()

返回公鑰

java.security.Signature 簽名類

public static Signature getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException

返回一個指定算法的Signature對象

參數 algorithm 如:"DSA"

public final void initSign(PrivateKey privateKey)

throws InvalidKeyException

用指定的私鑰初始化

參數:privateKey 所進行簽名時用的私鑰

public final void update(byte data)

throws SignatureException

public final void update(byte[] data)

throws SignatureException

public final void update(byte[] data, int off, int len)

throws SignatureException

添加要簽名的信息

public final byte[] sign()

throws SignatureException

返回簽名的數組,前提是initSign和update

public final void initVerify(PublicKey publicKey)

throws InvalidKeyException

用指定的公鑰初始化

參數:publicKey 驗證時用的公鑰

public final boolean verify(byte[] signature)

throws SignatureException

驗證簽名是否有效,前提是已經initVerify初始化

參數: signature 簽名數組

　　*/
　　import java.security.*;
　　import java.security.spec.*;
　　 public class testdsa {
　　 public static void main(String[] args) throws java.security.NoSuchAlgorithmException,java.lang.Exception {
　　 testdsa my=new testdsa ();
　　 my.run();
　　 }
　　 public void run()
　　 {
　　 //數字簽名生成密 鑰
　　 //第一步生成密鑰對,如果已經生成過,本過程就可以跳過,對用戶來講myprikey.dat要保存在 本地
　　 //而mypubkey.dat給發布給其它用戶
　　 if ((new java.io.File ("myprikey.dat")).exists()==false) {
　　 if (generatekey()==false) {
　　 System.out.println("生成密鑰對敗");
　　 return;
　　 };
　　 }
　　//第二步,此 用戶
　　//從文件中讀入私鑰,對一個字符串進行簽名後保存在一個文件(myinfo.dat)中
　　// 並且再把myinfo.dat發送出去
　　//為了方便數字簽名也放進了myifno.dat文件中,當然也可分別發 送
　　 try {
　　 java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myprikey.dat"));
　　 PrivateKey myprikey=(PrivateKey) in.readObject();
　　 in.close();
　　// java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubX509=new java.security.spec.X509EncodedKeySpec(bX509);
　 　//java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubkeyEncode=java.security.spec.X509EncodedKeySpec
　　 String myinfo="這是我的信息";　　 　 //要簽名的信息
　　 //用私鑰對信息生成數字簽名
　　 java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
　　 signet.initSign(myprikey);
　 　 signet.update(myinfo.getBytes());
　　 byte[] signed=signet.sign();　 //對信息的數字簽 名
　　 System.out.println("signed(簽名內容)="+byte2hex(signed));
　　//把信息和數字簽 名保存在一個文件中
　　 java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));
　　 out.writeObject(myinfo);
　　 out.writeObject(signed);
　　 out.close();
　　 System.out.println("簽名並生成文件成功 ");
　　 }
　　 catch (java.lang.Exception e) {
　　 e.printStackTrace();
　　 System.out.println("簽名並生成文件失敗");
　　 };
　　 //第三步
　　 //其他人通過公 共方式得到此戶的公鑰和文件
　　 //其他人用此戶的公鑰,對文件進行檢查,如果成功說明是此用戶 發布的信息.
　　 //
　　 try {
　　 java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("mypubkey.dat"));
　　 PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();
　　 in.close();
　　 System.out.println (pubkey.getFormat());
　　 in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream ("myinfo.dat"));
　　 String info=(String)in.readObject();
　　 byte[] signed=(byte [])in.readObject();
　　 in.close();
　　 java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");
　　 signetcheck.initVerify (pubkey);
　　 signetcheck.update(info.getBytes());
　　 if (signetcheck.verify (signed)) {
　　 System.out.println("info="+info);
　　 System.out.println("簽名正 常");
　　 }
　　 else　 System.out.println("非簽名正常");
　　 }
　　 catch (java.lang.Exception e) {e.printStackTrace();};
　　 }
　　 //生成一對文件myprikey.dat 和mypubkey.dat---私鑰和公鑰,
　　 //公鑰要用戶發送(文件,網絡等方法)給其它用戶,私鑰保存在 本地
　　 public boolean generatekey()
　　 {
　　 try {
　　 java.security.KeyPairGenerator　 keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance ("DSA");
　　// SecureRandom secrand=new SecureRandom();
　　// secrand.setSeed ("tttt".getBytes()); //初始化隨機產生器
　　// keygen.initialize(576,secrand);　　　　 // 初始化密鑰生成器
　　 keygen.initialize(512);
　　 KeyPair keys=keygen.genKeyPair ();
　　//　 KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密鑰組
　　 PublicKey pubkey=keys.getPublic();
　　 PrivateKey prikey=keys.getPrivate();
　　 java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream ("myprikey.dat"));
　　 out.writeObject(prikey);
　　 out.close();
　　 System.out.println("寫入對象 prikeys ok");
　　 out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
　　 out.writeObject(pubkey);
　　 out.close();
　　 System.out.println("寫入對象 pubkeys ok");
　　 System.out.println(" 生成密鑰對成功");
　　 return true;
　　 }
　　 catch (java.lang.Exception e) {
　　 e.printStackTrace();
　　 System.out.println("生成密鑰對失敗");
　　 return false;
　　 };
　　 }
　　 public String byte2hex(byte[] b)
　　 {
　　 String hs="";
　　 String stmp="";
　　 for (int n=0;n<b.length;n++)
　　 {
　　 stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
　　 if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
　　 else hs=hs+stmp;
　　 if (n<b.length-1)　 hs=hs+":";
　　 }
　　 return hs.toUpperCase();
　　 }
　　}

2.4. DESede/DES對稱算法

首先生成密鑰,並保存(這裡並沒的保存的代碼,可參考DSA中的方法)

KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);

SecretKey deskey = keygen.generateKey();

用密鑰加密明文(myinfo),生成密文(cipherByte)

Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);

byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());

傳送密文和密鑰,本文沒有相應代碼可參考DSA

.............

用密鑰解密密文

c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);

byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);

相對來說對稱密鑰的使用是很簡單的,對於JCE來講支技DES,DESede,Blowfish三種加密術

對於密鑰的保存各傳送可使用對象流或者用二進制編碼,相關參考代碼如下

SecretKey deskey = keygen.generateKey();

byte[] desEncode=deskey.getEncoded();

javax.crypto.spec.SecretKeySpec destmp=new javax.crypto.spec.SecretKeySpec (desEncode,Algorithm);

SecretKey mydeskey=destmp;

相關API

KeyGenerator 在DSA中已經說明,在添加JCE後在instance進可以如下參數

DES,DESede,Blowfish,HmacMD5,HmacSHA1

javax.crypto.Cipher 加/解密器

public static final Cipher getInstance(java.lang.String transformation)

throws java.security.NoSuchAlgorithmException,

NoSuchPaddingException

返回一個指定方法的Cipher對象

參數:transformation 方法名(可用 DES,DESede,Blowfish)

public final void init(int opmode, java.security.Key key)

throws java.security.InvalidKeyException

用指定的密鑰和模式初始化Cipher對象

參數:opmode 方式(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)

key 密鑰

　　public final byte[] doFinal(byte[] input)
　　 throws java.lang.IllegalStateException,
　　 IllegalBlockSizeException,
　　 BadPaddingException
　　對input內的串,進行編碼處理,返回處理後二進制串,是返回解密文還是加 解文由init時的opmode決定
　　注意:本方法的執行前如果有update,是對updat和本次input全部處理 ,否則是本inout的內容
　　/*
　　安全程序 DESede/DES測試
　　*/
　　import java.security.*;
　　import javax.crypto.*;
　　public class testdes {
　　public static void main(String[] args){
　　 testdes my=new testdes();
　　 my.run();
　　 }
　　public　 void run() {
　　//添加新安全算法,如果用JCE就要把它添加進去
　　 Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
　　String Algorithm="DES"; //定義 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
　　String myinfo="要加密的信息";
　　 try {
　　 //生成密鑰
　　 KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
　　 SecretKey deskey = keygen.generateKey();
　　 //加密
　　 System.out.println("加 密前的二進串:"+byte2hex(myinfo.getBytes()));
　　 System.out.println("加密前的信 息:"+myinfo);
　　 Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
　　 c1.init (Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);
　　 byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());
　 　 System.out.println("加密後的二進串:"+byte2hex(cipherByte));
　　 //解密
　　 c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
　　 c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);
　　 byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);
　　 System.out.println("解密後的二進串:"+byte2hex (clearByte));
　　 System.out.println("解密後的信息:"+(new String(clearByte)));
　　 }
　　 catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {e1.printStackTrace();}
　　 catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {e2.printStackTrace();}
　　 catch (java.lang.Exception e3) {e3.printStackTrace();}
　　 }
　　public String byte2hex (byte[] b) //二行制轉字符串
　　 {
　　 String hs="";
　　 String stmp="";
　　 for (int n=0;n<b.length;n++)
　　 {
　　 stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
　　 if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
　　 else hs=hs+stmp;
　　 if (n<b.length-1)　 hs=hs+":";
　　 }
　　 return hs.toUpperCase();
　　 }
　 　}

2.5. Diffie-Hellman密鑰一致協議

公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的 "指數密鑰一致協議"(Exponential Key Agreement Protocol),該協議不要求別的安全性先決條件,允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一 致"的,可以共享的密鑰。在JCE的中實現用戶alice生成DH類型的密鑰對,如果長度用1024生成的時間請,推 薦第一次生成後保存DHParameterSpec,以便下次使用直接初始化.使其速度加快

System.out.println("ALICE: 產生 DH 對 ...");

KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");

aliceKpairGen.initialize(512);

KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();

alice生成公鑰發送組bob

byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();

bob從alice發送來的公鑰中讀出DH密鑰對的初始參數生成bob的DH密鑰對

注意這一步一定要做,要保證每個用戶用相同的初始參數生成的

DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();

KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");

bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);

KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();

bob根據alice的公鑰生成本地的DES密鑰

KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");

bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());

bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);

SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");

bob已經生成了他的DES密鑰,他現把他的公鑰發給alice,

byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();

alice根據bob的公鑰生成本地的DES密鑰

,,,,,,解碼

KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");

aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());

aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);

SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");

bob和alice能過這個過程就生成了相同的DES密鑰,在這種基礎就可進行安全能信

常用API

java.security.KeyPairGenerator 密鑰生成器類

public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm)

throws NoSuchAlgorithmException

以指定的算法返回一個KeyPairGenerator 對象

參數: algorithm 算法名.如:原來是DSA,現在添加了 DiffieHellman(DH)

public void initialize(int keysize)

以指定的長度初始化KeyPairGenerator對象,如果沒有初始化系統以1024長度默認設置

參數:keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數

注意:如果用1024生長的時間很長,最好生成一次後就保存,下次就不用生成了

public void initialize(AlgorithmParameterSpec params)

throws InvalidAlgorithmParameterException

以指定參數初始化

javax.crypto.interfaces.DHPublicKey

public DHParameterSpec getParams()

返回

java.security.KeyFactory

public static KeyFactory getInstance(String algorithm)

throws NoSuchAlgorithmException

以指定的算法返回一個KeyFactory

參數: algorithm 算法名:DSH,DH

public final PublicKey generatePublic(KeySpec keySpec)

throws InvalidKeySpecException

根據指定的key說明,返回一個PublicKey對象

java.security.spec.X509EncodedKeySpec

public X509EncodedKeySpec(byte[] encodedKey)

根據指定的二進制編碼的字串生成一個key的說明

參數:encodedKey 二進制編碼的字串(一般能過PublicKey.getEncoded()生成)

javax.crypto.KeyAgreement 密碼一至類

public static final KeyAgreement getInstance(java.lang.String algorithm)

throws java.security.NoSuchAlgorithmException

返回一個指定算法的KeyAgreement對象

參數:algorithm 算法名,現在只能是DiffieHellman(DH)

public final void init(java.security.Key key)

throws java.security.InvalidKeyException

用指定的私鑰初始化

參數:key 一個私鑰

public final java.security.Key doPhase(java.security.Key key,

boolean lastPhase)

throws java.security.InvalidKeyException,

java.lang.IllegalStateException

用指定的公鑰進行定位 ,lastPhase 確定這是否是最後一個公鑰 , 對於兩個用戶的

情況下就可以多次定次 , 最後確定

參數 :key 公鑰

lastPhase 是否最後公鑰

public final SecretKey generateSecret(java.lang.String algorithm)

throws java.lang.IllegalStateException,

java.security.NoSuchAlgorithmException,

java.security.InvalidKeyException

根據指定的算法生成密鑰

參數 :algorithm 加密算法 ( 可用 DES,DESede,Blowfish)

*/
import java.io.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
import java.security.interfaces.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;
import com.sun.crypto.provider.SunJCE;
public class testDHKey {
public static void main(String argv[]) {
try {
testDHKey my= new testDHKey();
my.run();
} catch (Exception e) {
System.err.println(e);
}
}
private void run() throws Exception {
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
System.out.println("ALICE: 產生 DH 對 ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair(); // 生成時間長
// 張三 (Alice) 生成公共密鑰 alicePubKeyEnc 並發送給李四 (Bob) ,
// 比如用文件方式 ,socket.....
byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();
//bob 接收到 alice 的編碼後的公鑰 , 將其解碼
KeyFactory bobKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec (alicePubKeyEnc);
PublicKey alicePubKey = bobKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
System.out.println("alice 公鑰 bob 解碼成功");
// bob 必須用相同的參數初始化的他的 DH KEY 對 , 所以要從 Alice 發給他的公開密鑰 ,
// 中讀出參數 , 再用這個參數初始化他的 DH key 對
// 從 alicePubKye 中取 alice 初始化時用的參數
DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
System.out.println("BOB: 生成 DH key 對成功");
KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
System.out.println("BOB: 初始化本地 key 成功");
// 李四 (bob) 生成本地的密鑰 bobDesKey
bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
System.out.println("BOB: 用 alice 的公鑰定位本地 key, 生成本地 DES 密鑰成功");
// Bob 生成公共密鑰 bobPubKeyEnc 並發送給 Alice,
// 比如用文件方式 ,socket....., 使其生成本地密鑰
byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
System.out.println("BOB 向 ALICE 發送公鑰");
// alice 接收到 bobPubKeyEnc 後生成 bobPubKey
// 再進行定位 , 使 aliceKeyAgree 定位在 bobPubKey
KeyFactory aliceKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobPubKeyEnc);
PublicKey bobPubKey = aliceKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
System.out.println("ALICE 接收 BOB 公鑰並解碼成功");
;
KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
System.out.println("ALICE: 初始化本地 key 成功");
aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
// 張三 (alice) 生成本地的密鑰 aliceDesKey
SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
System.out.println("ALICE: 用 bob 的公鑰定位本地 key, 並生成本地 DES 密鑰");
if (aliceDesKey.equals(bobDesKey)) System.out.println("張三和李四的密鑰相同");
// 現在張三和李四的本地的 deskey 是相同的所以 , 完全可以進行發送加密 , 接收後解密 , 達到
// 安全通道的的目的
/*
* bob 用 bobDesKey 密鑰加密信息
*/
Cipher bobCipher = Cipher.getInstance("DES");
bobCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, bobDesKey);
String bobinfo= "這是李四的機密信息";
System.out.println("李四加密前原文 :"+bobinfo);
byte[] cleartext =bobinfo.getBytes();
byte[] ciphertext = bobCipher.doFinal(cleartext);
/*
* alice 用 aliceDesKey 密鑰解密
*/
Cipher aliceCipher = Cipher.getInstance("DES");
aliceCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aliceDesKey);
byte[] recovered = aliceCipher.doFinal(ciphertext);
System.out.println("alice 解密 bob 的信息 :"+(new String(recovered)));
if (!java.util.Arrays.equals(cleartext, recovered))
throw new Exception("解密後與原文信息不同");
System.out.println("解密後相同");
}
}

第 3 章小結

在加密術中生成密鑰對時，密鑰對的當然是越長越好，但費時也越多，請從中從實際出發選取合適的長度，大部分例碼中的密鑰是每次運行就從新生成，在實際的情況中是生成後在一段時間保存在文件中，再次運行直接從文件中讀入，從而加快速度。當然定時更新和加強密鑰保管的安全性也是必須的。