1、数字信封的概念

数字信封，英文是Digital Envelope，望文生义，就可以知道将需要传递的数据，通过加密的方式包裹起来。

数字信封的准确定义，在《PKCS #7: Cryptographic Message Syntax Standard》标准的第10章中给出，原话是：“加密的内容，以及对内容解密的密钥被加密后的结果，这两者组合起来后，被称为数字信封”。

数字信封的组成如下图所示：

从上图可以看出，数字信封和我们日常生活中使用的信封，还是不一样的：日常生活中的信封，仅仅指包裹信件的外壳，不包含信件（内容）；但数字信封其实是包含内容的。

2、数字信封的两种密钥

从概念介绍，我们可以看到数字信封其实有两种密钥：

密钥1：用于对内容进行加密和解密；

密钥2：用于对密钥1进行加密和解密。

由于需要处理的内容有可能很长，一般密钥1使用对称密钥，而且密钥1往往是临时(随机)生成；

密钥2则可以是对称密钥，也可以是非对称密钥：

如果是1对1发送信息，建议密钥2使用非对称密钥，发送者用公钥加密，接收者用私钥解密；

如果是1对多发送信息，建议密钥2使用对称密钥，发送者用对称密钥加密，接收者也用同样的密钥解密。

3、数字信封的通信原理

说到这里，即使不再介绍，大家也能猜出数字信封的通信原理了。

我还是画蛇添足，把数字信封的通信原理画出来（这里密钥1是对称密钥，密钥2则为最常用的非对称密钥）：

4、Java语言实现数字信封

这里，我们使用JDK提供的加解密功能，对称加密算法为AES，非对称加密算法为RSA。

4.1 使用IDEA工具创建project_de工程，然后在project_de工程下建立digital_envelope模块

模块建立后，在IDEA中的显示如下：

4.2 新建一个数字信封类

数字信封类只有两个数据成员，加密后的内容，以及加密后的对称密钥。数字信封类的源代码如下：

package com.flying.digital_envelope;
public class DigitalEnvelope {byte[] encryptedKey;byte[] encryptedContent;
}

4.3 新建Sender类，表示发送方（甲方）

建立Sender对象时，需要传入消息内容，AES密钥，还有RSA的公钥。Sender对象将会生成一个数字信封。

Sender类的源代码如下：

package com.flying.digital_envelope;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
public class Sender {private byte[] contentBytes;private byte[] aesKeyBytes;private RSAPublicKey rsaPublicKey;public Sender(byte[] contentBytes, byte[] aesKeyBytes, RSAPublicKey rsaPublicKey){this.contentBytes = contentBytes;this.aesKeyBytes = aesKeyBytes;this.rsaPublicKey = rsaPublicKey;}public DigitalEnvelope putMessageToEnvelope(){DigitalEnvelope digitalEnvelope = new DigitalEnvelope();try {SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(aesKeyBytes, "AES");Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);byte[] encrytedContent = cipher.doFinal(contentBytes);cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, rsaPublicKey);byte[] encryptedKey = cipher.doFinal(aesKeyBytes);digitalEnvelope.encryptedContent = encrytedContent;digitalEnvelope.encryptedKey = encryptedKey;}catch (Exception ex){ex.printStackTrace();}return digitalEnvelope;}
}

4.4 新建Receiver类，表示接收方（乙方）

建立Receiver对象时，需要传入数字信封和RSA私钥。Receiver对象将会解开数字信封，得到消息的内容。

Receiver类的源码如下：

package com.flying.digital_envelope;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
public class Receiver {private DigitalEnvelope digitalEnvelope;RSAPrivateKey rsaPrivateKey;public Receiver(DigitalEnvelope digitalEnvelope, RSAPrivateKey rsaPrivateKey){this.digitalEnvelope = digitalEnvelope;this.rsaPrivateKey = rsaPrivateKey;}public byte[] getMessageFromEnvelope(){byte[] contentBytes = null;try {Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, rsaPrivateKey);byte[] aesKeyBytes = cipher.doFinal(digitalEnvelope.encryptedKey);cipher = Cipher.getInstance("AES");SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(aesKeyBytes, "AES");cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);contentBytes = cipher.doFinal(digitalEnvelope.encryptedContent);}catch (Exception ex){ex.printStackTrace();}return contentBytes;}
}

4.5 main方法

main方法在DigitalEnvelopeApplication类中提供，该类提供内容原文、AES密钥、RSA公钥和私钥，调用Sender和Receiver实现完整流程。

DigitalEnvelopeApplication类的源代码如下：

package com.flying.digital_envelope;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.util.Base64;
@SpringBootApplication
public class DigitalEnvelopeApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DigitalEnvelopeApplication.class, args);try {byte[] aesKeyBytes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16};System.out.println("AES key: " + Base64.getEncoder().encodeToString(aesKeyBytes));KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");keyPairGenerator.initialize(1024);KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();byte[] contentBytes = "1234567890".getBytes();System.out.println("Before encryption, content bytes: " + Base64.getEncoder().encodeToString(contentBytes));Sender sender = new Sender(contentBytes, aesKeyBytes, rsaPublicKey);DigitalEnvelope digitalEnvelope = sender.putMessageToEnvelope();Receiver receiver = new Receiver(digitalEnvelope, rsaPrivateKey);byte[] decryptedContentBytes = receiver.getMessageFromEnvelope();System.out.println("After decryption, content bytes: " + Base64.getEncoder().encodeToString(decryptedContentBytes));}catch (Exception ex){ex.printStackTrace();}}
}

4.6 程序运行结果

下面是程序的某次运行结果：

AES key: AQIDBAUGBwgJCgsMDQ4PEA==
Before encryption, content bytes: MTIzNDU2Nzg5MA==
After decryption, content bytes: MTIzNDU2Nzg5MA==

根据结果，可以得知，数字信封的例子程序测试通过。

5、特别提示

上面的例子不建议商用

本讲提供的例子，主要用于讲解数字信封的概念，把这个例子看懂了，数字信封也基本上学会了。

但实际上，现在数字信封和数字证书捆绑得越来越紧，上面的例子用于学习没有问题，如果要实际商用，还得将数字证书的知识彻底掌握，然后在数字证书的环境中再次实现数字信封。

PKCS7数字信封简述相关推荐

PKCS7带签名的数字信封
结构体和示例说明 p7.pem文本内容示例: -----BEGIN PKCS7----- MIIFDAYKKoEcz1UGAQQCBKCCBPwwggT4AgEBMYIBJzCCASMCAQAwgZA ...
PKCS1签名、PKCS7签名、PKCS数字信封
1.1 PKCS#1签名被签名的数据为字节数组.对给出的被签名原数据进行Hash运算,Hash结果按PKCS#1标准进行填充: B = 00 01 ff ff - ff 00 30 - H[00], ...
java p7 数字签名,p7结构的数字信封 | 学步园
PKCS7的数字信封格式分为两种:带签名的数字信封和不带签名的数字信封.由于这个数字信封的生成过程比较复杂,所以这两种格式比较容易记混,导致都搞不清楚一个数字信封里面到底是存储的什么内容了.下面我就详 ...
sm2格式数字信封加解密详解
sm2格式数字信封 0.参考链接密码行业标准化技术委员会http://www.gmbz.org.cn/main/bzlb.html SM2密码算法使用规范http://www.gmbz.org.cn ...
[转]密码技术－实现数字信封和数字签名
密码技术-实现数字信封和数字签名转载自:http://hi.baidu.com/king0332/item/ea9b19da597aec17e1f46f5b 数字信封是公钥密码体制在实际中的一个应用 ...
java 数字信封_GitHub - zhopen/eos-crypto-java: EOS 公钥加密，私钥解密。基于ECC+AES 实现的双向验证加解密。数字信封的加解密。...
/** * * sender * * EOS8g1u3ktAGHs4QsVp9aeaWNebFLtprQHwpaSjegx6iEuoTNhjXU * 5KTZYCDdcfNrmEpcf97SJBCtT ...
密码学数字信封的介绍
对称密码和非对称密码对称密码:加解密运算非常快,适合处理大批量数据,但其密码的分发与管理比较复杂非对称密码:公钥和私钥分离,非常适合密钥的分发和管理数字信封的定义如果将对称密码算法和非对称密码 ...
数字签名和数字信封之间的介绍
介绍公钥密码体制在实际应用中包含数字签名和数字信封两种方式数字签名指用户用自己的[私钥]对原始数据的哈希摘要进行加密所得的数据.数字签名定义两种互补的运算:一个用于签名,另一个用于验证.&quo ...
数字签名、数字信封、数字证书
数字签名发送方使用单向Hash把明文生成数字摘要(单向不可逆) 发送方使用自己的私钥加密数字摘要,形成数字签名发送方把原始明文和数字签名一起发给接收方,接收方用发送方公钥对数字签名解密,得到数字摘 ...

PKCS7数字信封简述