Java加密技術（五）

接下來我們分析DH加密算法，一種適基於密鑰一致協議的加密算法。

DH

Diffie-Hellman算法(D-H算法)，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。簡單的說就是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。換句話說，就是由甲方產出一對密鑰（公鑰、私鑰），乙方依照甲方公鑰產生乙方密鑰對（公鑰、私鑰）。以此為基線，作為數據傳輸保密基礎，同時雙方使用同一種對稱加密算法構建本地密鑰（SecretKey）對數據加密。這樣，在互通了本地密鑰（SecretKey）算法後，甲乙雙方公開自己的公鑰，使用對方的公鑰和剛才產生的私鑰加密數據，同時可以使用對方的公鑰和自己的私鑰對數據解密。不單單是甲乙雙方兩方，可以擴展為多方共享數據通訊，這樣就完成了網絡交互數據的安全通訊！該算法源於中國的同余定理——中國馀數定理。

流程分析：

1.甲方構建密鑰對兒，將公鑰公布給乙方，將私鑰保留；雙方約定數據加密算法；乙方通過甲方公鑰構建密鑰對兒，將公鑰公布給甲方，將私鑰保留。

2.甲方使用私鑰、乙方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰加密數據，發送給乙方加密後的數據；乙方使用私鑰、甲方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰對數據解密。

3.乙方使用私鑰、甲方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰加密數據，發送給甲方加密後的數據；甲方使用私鑰、乙方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰對數據解密。

通過java代碼實現如下：Coder類見 Java加密技術（一）

Java代碼

import　java.security.Key;

import　java.security.KeyFactory;

import　java.security.KeyPair;

import　java.security.KeyPairGenerator;

import　java.security.PublicKey;

import　java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;

import　java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import　java.util.HashMap;

import　java.util.Map;


import　javax.crypto.Cipher;

import　javax.crypto.KeyAgreement;

import　javax.crypto.SecretKey;

import　javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;

import　javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;

import　javax.crypto.spec.DHParameterSpec;


/**
*　DH安全編碼組件 　
*
*　@author　梁棟
*　@version　1.0 　
*　@since　1.0 　
*/

public　abstract　class　DHCoder　extends　Coder　{
　　　public　static　final　String　ALGORITHM　=　"DH";

　　　/**
　　　　*　默認密鑰字節數
　　　　*
　　　　*　<pre>
　　　　*　DH
　　　　*　Default　Keysize　1024
　　　　*　Keysize　must　be　a　multiple　of　64,　ranging　from　512　to　1024　(inclusive).
　　　　*　</pre>
　　　　*/
　　　private　static　final　int　KEY_SIZE　=　1024;

　　　/**
　　　　*　DH加密下需要一種對稱加密算法對數據加密，這裡我們使用DES，也可以使用其他對稱加密算法。
　　　　*/
　　　public　static　final　String　SECRET_ALGORITHM　=　"DES";
　　　private　static　final　String　PUBLIC_KEY　=　"DHPublicKey";
　　　private　static　final　String　PRIVATE_KEY　=　"DHPrivateKey";

　　　/**
　　　　*　初始化甲方密鑰
　　　　*
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　Map<String,　Object>　initKey()　throws　Exception　{
　　　　　　　KeyPairGenerator　keyPairGenerator　=　KeyPairGenerator 　　
　　　　　　　　　　　　　　　.getInstance(ALGORITHM);
　　　　　　　keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);

　　　　　　　KeyPair　keyPair　=　keyPairGenerator.generateKeyPair();

　　　　　　　//　甲方公鑰
　　　　　　　DHPublicKey　publicKey　=　(DHPublicKey)　keyPair.getPublic();

　　　　　　　//　甲方私鑰
　　　　　　　DHPrivateKey　privateKey　=　(DHPrivateKey)　keyPair.getPrivate();

　　　　　　　Map<String,　Object>　keyMap　=　new　HashMap<String,　Object>(2);

　　　　　　　keyMap.put(PUBLIC_KEY,　publicKey);
　　　　　　　keyMap.put(PRIVATE_KEY,　privateKey);
　　　　　　　return　keyMap;
　　　}

　　　/**
　　　　*　初始化乙方密鑰
　　　　*
　　　　*　@param　key
　　　　*　　　　　　　　　　　　甲方公鑰
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　Map<String,　Object>　initKey(String　key)　throws　Exception　{
　　　　　　　//　解析甲方公鑰
　　　　　　　byte[]　keyBytes　=　decryptBASE64(key);
　　　　　　　X509EncodedKeySpec　x509KeySpec　=　new　X509EncodedKeySpec(keyBytes);
　　　　　　　KeyFactory　keyFactory　=　KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
　　　　　　　PublicKey　pubKey　=　keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

　　　　　　　//　由甲方公鑰構建乙方密鑰
　　　　　　　DHParameterSpec　dhParamSpec　=　((DHPublicKey)　pubKey).getParams();

　　　　　　　KeyPairGenerator　keyPairGenerator　=　KeyPairGenerator 　　
　　　　　　　　　　　　　　　.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
　　　　　　　keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec);

　　　　　　　KeyPair　keyPair　=　keyPairGenerator.generateKeyPair();

　　　　　　　//　乙方公鑰
　　　　　　　DHPublicKey　publicKey　=　(DHPublicKey)　keyPair.getPublic();

　　　　　　　//　乙方私鑰
　　　　　　　DHPrivateKey　privateKey　=　(DHPrivateKey)　keyPair.getPrivate();

　　　　　　　Map<String,　Object>　keyMap　=　new　HashMap<String,　Object>(2);

　　　　　　　keyMap.put(PUBLIC_KEY,　publicKey);
　　　　　　　keyMap.put(PRIVATE_KEY,　privateKey);

　　　　　　　return　keyMap;
　　　}

　　　/**
　　　　*　加密<br>
　　　　*
　　　　*　@param　data
　　　　*　　　　　　　　　　　　待加密數據
　　　　*　@param　publicKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　甲方公鑰
　　　　*　@param　privateKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　乙方私鑰
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　byte[]　encrypt(byte[]　data,　String　publicKey,
　　　　　　　　　　　String　privateKey)　throws　Exception　{

　　　　　　　//　生成本地密鑰
　　　　　　　SecretKey　secretKey　=　getSecretKey(publicKey,　privateKey);

　　　　　　　//　數據加密
　　　　　　　Cipher　cipher　=　Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
　　　　　　　cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,　secretKey);

　　　　　　　return　cipher.doFinal(data);
　　　}

　　　/**
　　　　*　解密<br>
　　　　*
　　　　*　@param　data
　　　　*　　　　　　　　　　　　待解密數據
　　　　*　@param　publicKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　乙方公鑰
　　　　*　@param　privateKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　乙方私鑰
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　byte[]　decrypt(byte[]　data,　String　publicKey,
　　　　　　　　　　　String　privateKey)　throws　Exception　{

　　　　　　　//　生成本地密鑰
　　　　　　　SecretKey　secretKey　=　getSecretKey(publicKey,　privateKey);
　　　　　　　//　數據解密
　　　　　　　Cipher　cipher　=　Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
　　　　　　　cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,　secretKey);

　　　　　　　return　cipher.doFinal(data);
　　　}

　　　/**
　　　　*　構建密鑰
　　　　*
　　　　*　@param　publicKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　公鑰
　　　　*　@param　privateKey
　　　　*　　　　　　　　　　　　私鑰
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　private　static　SecretKey　getSecretKey(String　publicKey,　String　privateKey)
　　　　　　　　　　　throws　Exception　{
　　　　　　　//　初始化公鑰
　　　　　　　byte[]　pubKeyBytes　=　decryptBASE64(publicKey);

　　　　　　　KeyFactory　keyFactory　=　KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
　　　　　　　X509EncodedKeySpec　x509KeySpec　=　new　X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes);
　　　　　　　PublicKey　pubKey　=　keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

　　　　　　　//　初始化私鑰
　　　　　　　byte[]　priKeyBytes　=　decryptBASE64(privateKey);

　　　　　　　PKCS8EncodedKeySpec　pkcs8KeySpec　=　new　PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes);
　　　　　　　Key　priKey　=　keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);

　　　　　　　KeyAgreement　keyAgree　=　KeyAgreement.getInstance(keyFactory
　　　　　　　　　　　　　　　.getAlgorithm());
　　　　　　　keyAgree.init(priKey);
　　　　　　　keyAgree.doPhase(pubKey,　true);

　　　　　　　//　生成本地密鑰
　　　　　　　SecretKey　secretKey　=　keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM);

　　　　　　　return　secretKey;
　　　}

　　　/**
　　　　*　取得私鑰
　　　　*
　　　　*　@param　keyMap 　
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　String　getPrivateKey(Map<String,　Object>　keyMap)
　　　　　　　　　　　throws　Exception　{
　　　　　　　Key　key　=　(Key)　keyMap.get(PRIVATE_KEY);

　　　　　　　return　encryptBASE64(key.getEncoded());
　　　}

　　　/**
　　　　*　取得公鑰
　　　　*
　　　　*　@param　keyMap 　
　　　　*　@return
　　　　*　@throws　Exception
　　　　*/
　　　public　static　String　getPublicKey(Map<String,　Object>　keyMap)
　　　　　　　　　　　throws　Exception　{
　　　　　　　Key　key　=　(Key)　keyMap.get(PUBLIC_KEY);

　　　　　　　return　encryptBASE64(key.getEncoded());
　　　}

}

再給出一個測試類：

Java代碼

import static org.junit.Assert.*;
import java.util.Map;
import org.junit.Test;
/** *//**
 *
 * @author 梁棟  http://www.bt285.cn http://www.feng123.com
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class DHCoderTest {
    @Test
    public void test() throws Exception {
        // 生成甲方密鑰對兒
        Map<String, Object> aKeyMap = DHCoder.initKey();
        String aPublicKey = DHCoder.getPublicKey(aKeyMap);
        String aPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(aKeyMap);
        System.err.println("甲方公鑰:\r" + aPublicKey);
        System.err.println("甲方私鑰:\r" + aPrivateKey);
        // 由甲方公鑰產生本地密鑰對兒
        Map<String, Object> bKeyMap = DHCoder.initKey(aPublicKey);
        String bPublicKey = DHCoder.getPublicKey(bKeyMap);
        String bPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(bKeyMap);
        System.err.println("乙方公鑰:\r" + bPublicKey);
        System.err.println("乙方私鑰:\r" + bPrivateKey);
        String aInput = "abc ";
        System.err.println("原文: " + aInput);
        // 由甲方公鑰，乙方私鑰構建密文
        byte[] aCode = DHCoder.encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey,
                bPrivateKey);
        // 由乙方公鑰，甲方私鑰解密
        byte[] aDecode = DHCoder.decrypt(aCode, bPublicKey, aPrivateKey);
        String aOutput = (new String(aDecode));
        System.err.println("解密: " + aOutput);
        assertEquals(aInput, aOutput);
        System.err.println(" ===============反過來加密解密================== ");
        String bInput = "def ";
        System.err.println("原文: " + bInput);
        // 由乙方公鑰，甲方私鑰構建密文
        byte[] bCode = DHCoder.encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey,
                aPrivateKey);
        // 由甲方公鑰，乙方私鑰解密
        byte[] bDecode = DHCoder.decrypt(bCode, aPublicKey, bPrivateKey);
        String bOutput = (new String(bDecode));
        System.err.println("解密: " + bOutput);
        assertEquals(bInput, bOutput);
    }
}

控制台輸出：

Console代碼

甲方公鑰:
MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz
W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG
kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAdAWBVmIzqcko
Ej6qFjLDL2+Y3FPq1iRbnOyOpDj71yKaK1K+FhTv04B0zy4DKcvAASV7/Gv0W+bgqdmffRkqrQ==

甲方私鑰:
MIHRAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX
rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD
TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQyAjACJRfy1LyR
eHyD+4Hfb+xR0uoIGR1oL9i9Nk6g2AAuaDPgEVWHn+QXID13yL/uDos=

乙方公鑰:
MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz
W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG
kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAVEYSfBA+I9nr
dWw3OBv475C+eBrWBBYqt0m6/eu4ptuDQHwV4MmUtKAC2wc2nNrdb1wmBhY1X8RnWkJ1XmdDbQ==

乙方私鑰:
MIHSAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX
rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD
TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQzAjEAqaZiCdXp
2iNpdBlHRaO9ir70wo2n32xNlIzIX19VLSPCDdeUWkgRv4CEj/8k+/yd

原文:　abc
解密:　abc
　 ===============反過來加密解密==================
原文:　def
解密:　def

如我所言，甲乙雙方在獲得對方公鑰後可以對發送給對方的數據加密，同時也能對接收到的數據解密，達到了數據安全通信的目的！