Java使用BouncyCastle进行基于ECDSA算法的椭圆曲线secp256r1证书自签名

一、   基础
        BouncyCastle，是一个用于Java平台的轻量级开源密码包。目前除了支持Java外，也支持C#。授权遵循MIT协议。
        BouncyCastle几乎完成了当前主流的所有加解密算法、证书生成签发等内容。作为JCE（Java Cryptography Extension）的提供者（Provider），BouncyCastle对如消息摘要处理、非对称加密密钥对生成、证书签名处理等都提供了良好的支持。
二、   关键词
        ECDSA，椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）是使用椭圆曲线密码（ECC）对数字签名算法（DSA）的模拟。具体算法不在此描述。
        secp256r1，可以简单理解为一种ECC，或者就简单理解为一种曲线。
        非对称加密算法，可以理解为通信的双方，各自有一套密钥对。即公钥和私钥。私钥自己保存，公钥可公开。在双方通信时，一方先使用对方的公钥对数据加密，另一方在收到数据后，用自己的私钥解密数据。
        数字证书，包含公钥、主体信息、扩展部分等诸多内容，最后使用签名算法，用私钥对这些信息进行签名。在双方通信过程中，通过数字证书的传递，可以理解为识别对方主体信息、并交换了公钥，及对其中的签名进行认证（判断可信度）。
CA，即电子商务认证中心，可以理解为一个权威的第三方机构。假设一种情景，如果两人交互，在彼此不认识的情况下，又无法识别对方的证件真伪时，一般是很难互相取得信任的。但是，如果存在双方都信任的第三个人（中间人），这个事情就好办多了。CA就类似于这个中间人。CA会对双方的证书进行签名，这样在一方与另一方通信时，只要携带被共同信任的CA签名过的证书，就可以认为这方可以信任。
        CSR，即证书签名请求，包含自身的公钥、主体信息及与公钥对应的私钥自签名。一方可向CA机构提出证书签名请求，从而获取经CA签名过的数字证书。
三、   自签名步骤
        一个自签名的步骤可按照如下顺序进行：
（1）   生成自签名根CA证书（含证书及私钥）
（2）   生成待签名主体的密钥对（含公钥及私钥）
（3）   生成待签名主体的证书签名请求（CSR）
（4）   解析CSR，并根据自签名根CA证书和其对应的私钥，对待签名主体进行签名
四、   生成自签名根CA证书
        这个步骤可以使用openssl进行，如在安装有openssl的电脑上，用命令行工具执行以下脚本：

openssl ecparam -genkey -name secp256r1 | openssl ec -out privateKeys\oemRootCA.key -aes128 -passout file:passphrase.txt
openssl req -new -x509 -days 36500 -sha256 -key privateKeys\oemRootCA.key -set_serial 05 -passin file:passphrase.txt -config configs\oemRootCACert.cnf -extensions ext -out certs\oemRootCA.pem

第一句使用ecparam，设置ec（用椭圆曲线算法生成密钥）时使用的曲线为secp256r1，接下来，使用ec命令，生成私钥。并使用128位AES对这个私钥的内容加密。
第二句提出证书签名请求，并使用SHA256算法进行签名，生成证书为X.509格式的。
经过这命令后，可生成根CA证书及私钥文件。

五、   生成待签名主体的密钥对
        有了根CA证书（虽然是自签名的，但也没关系），我们就可以在Java中使用BouncyCastle库，生成密钥对了。
        在使用BouncyCastle前，首先需要将BouncyCastle加入到Security的提供者中：

Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

这样，以后在使用BouncyCastle时，提供者就可以使用名称“BC”获取。比如：

provider = Security.getProvider("BC");

默认情况下，虚拟机会使用Java自带的默认提供者进行签名等相关操作，但是自带的提供者库是不支持很多新的算法和曲线的。
之后，可如下生成密钥对：

// 获取椭圆曲线签名算法ECDSA生成器
KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("ECDSA", provider);
// 设置椭圆曲线参数
ECGenParameterSpec ecSpec = new ECGenParameterSpec(ecName);
// 生成密钥对
KeyPair pair = keyGen.initialize(ecSpec);

六、   生成证书签名请求
        在生成证书签名请求之前，还需要准备几个内容：主体信息、扩展信息等。
（1）   主体信息
        主体信息（Subject），一般包含了ASN1定义的一些内容，如：CN，commonName代表公用名；O，organization代表组织；OU，organizationUnit代表组织单位，等等。
        在Java中，我们使用X500Name构建这个信息：

X500NameBuilder builder = new X500NameBuilder(X500Name.getDefaultStyle());
builder.addRDN(BCStyle.C, country);
builder.addRDN(BCStyle.O, organization);
builder.addRDN(BCStyle.OU, organizationalUnit);
builder.addRDN(BCStyle.CN, commonName);
builder.addRDN(BCStyle.DC, domainComponent);
builder.build();

（2）   扩展信息
        扩展信息（Extensions），一般包含了ASN1定义的一些证书次要内容，如：basicConstraints、keyUsage等。
        这里，我们使用一个列表，构建Extension的集合:

List<Extension> extensions = new ArrayList<Extension>();
BasicConstraints basicConstraints = new BasicConstraints(isCA);
Extension extension = new Extension(Extension.basicConstraints, true, new DEROctetString(basicConstraints));
extensions.add(extension);
KeyUsage keys = new KeyUsage(keyUsage);
extension = new Extension(Extension.keyUsage, keyUsageCritical, new DEROctetString(keys));
extensions.add(extension);

（3）构建证书签名请求
证书签名请求实际上是使用待签名主体的私钥，对其主体信息及公钥信息进行自签名的过程:

PKCS10CertificationRequestBuilder builder = new PKCS10CertificationRequestBuilder(subject, publicKeyInfo);
if (extensions != null && extensions.size() > 0)
{for (Extension extension : extensions) {if (extension == null) {continue;}builder.addAttribute(extension.getExtnId(), extension.getParsedValue());}
}
ContentSigner signer = null;
PKCS10CertificationRequest csr = null;
try {//获取签名信息signer = getContentSigner(privateKey, signatureAlgorithm);//构建证书签名请求csr = builder.build(signer);
}catch(IOException|OperatorCreationException e)
{//获取签名信息失败e.printStackTrace();
}

在签名前，我们需要准备好主体信息，及公钥信息。并采用指定的签名算法，对内容进行签名。签名后得到的就是证书签名请求文件了。
        证书签名请求文件，包含了待签名主体的信息、待签名主体的公钥及用与公钥对应的私钥进行的签名。
七、   签发证书
        这一步，我们使用先前生成的根CA证书及其对应私钥，对证书请求文件进行签名。
        首先，我们需要通过CA证书，得到CA的主体信息，这个信息以后会关联到最后签发后的证书中的父级主题中。

X500Principal principal = certIssuer.getSubjectX500Principal();
X500Name parentSubjectDn = X500Name.getInstance(principal.getEncoded());

这里的certIssuer就是X509格式证书，即X509Certificate。
接下来，我们就可以签发证书了：

//初始化证书的序列号
BigInteger serial = BigInteger.probablePrime(32, new Random());
//日期转化
Date notBeforeDate = Date.from(notBefore.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant());
Date notAfterDate = Date.from(notAfter.atZone(ZoneId.systemDefault()).toInstant());
//证书签名构建器
X509v3CertificateBuilder builder = new X509v3CertificateBuilder(issuerDn, serial, notBeforeDate, notAfterDate, csr.getSubject(), csr.getSubjectPublicKeyInfo());
if (extensions != null && extensions.size() > 0)
{for (Extension extension : extensions) {if (extension == null) {continue;}builder.addExtension(extension.getExtnId(), extension.isCritical(), extension.getParsedValue());}JcaX509ExtensionUtils sdf = new JcaX509ExtensionUtils();SubjectKeyIdentifier subjectKeyIdentifier =  sdf.createSubjectKeyIdentifier(csr.getSubjectPublicKeyInfo());builder.addExtension(Extension.subjectKeyIdentifier, false, subjectKeyIdentifier);
}
//获取签名（签发证书时，使用CA的私钥来签名）
ContentSigner signer = getContentSigner(issuerPrivateKey, signatureAlgorithm);
X509CertificateHolder holder = builder.build(signer);
// BC加密算法
X509Certificate cert = new JcaX509CertificateConverter().setProvider(provider).getCertificate(holder);
//验证用于签名证书的私钥是否与传入的公钥是一对
cert.verify(issuerPublicKey);

这个步骤，我们构建了证书的序列号、证书的有效期（notBefore及notAfter）。并根据证书签名请求文件，构建了X509证书构建器。
        和先前一样，我们提供了待签名的主体信息。
        以上这些作为待签名的内容，最后使用CA根证书的私钥及指定的签名算法SHA256，生成签名后的证书。这个证书就是颁发给待签名主体的证书了。
八、   工具包
        最后的最后，为了方便使用，我编写了BouncyCastleUtility工具包，封装了此过程中的零碎操作。有需要的小伙伴可以前往下载。地址Java平台BouncyCastleUtility工具包-Java文档类资源-CSDN下载

Java使用BouncyCastle进行基于ECDSA算法的椭圆曲线secp256r1证书自签名相关推荐

基于mbedTLS算法库实现国密SM2签名和验签算法
网上有大量的基于OpenSSL实现的国密算法库,比如著名的GmSSL,可以直接拿来用.我自己常用的是mbedTLS的算法库,比较小巧简单,在mbedTLS的大数算法的基础上实现了国密SM2的签名和验签 ...
java 签名 ecdsa_Java数字签名——ECDSA算法
ECDSA 例如微软产品的序列号的验证算法. Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,椭圆曲线数字签名算法. 速度快,强度高,签名短 ---------- ...
一种基于DFA算法的敏感词检测JAVA程序片段
本文章提供一种基于DFA算法的敏感词检测JAVA程序片段,如下: 1.构造多叉树数据结构 import org.jetbrains.annotations.NotNull;/*** 多叉树* @aut ...
基于Rete算法的JAVA规则引擎
作者:张渊夏清国( 西北工业大学计算机学院, 西安710072) 出自:<科学技术与工程> 第 6 卷第 11 期 2006 年 6 月摘要在软件应用中若能抽取出规则, 可以使软件实 ...
JAVA套料程序_Nest4J是一款基于Java作为开发语言的Nest算法包
Nest4J Nest4J是一款基于Java作为开发语言的Nest算法包.可以看做一款能在服务端进行运行计算的Nest算法库. 基于SVGNest进行了Java化的改造. 同样这也作为了我本科的毕业设 ...
2023最新SSM计算机毕业设计选题大全（附源码+LW）之java基于推荐算法的餐厅点餐系统7czh9
现在毕设刚开始.时间还有很多,可以从头开始学也可以.毕设其实不难,难的是我们懒散到这种时候再去静下心学.能自己独立完成尽量自己独立完成.相信你看过很多上面回答的,都不建议去某宝.毕竟这一行参差不齐哈. ...
Jcseg是基于mmseg算法的一个轻量级Java中文分词器
Jcseg是基于mmseg算法的一个轻量级中文分词器,同时集成了关键字提取,关键短语提取,关键句子提取和文章自动摘要等功能,并且提供了一个基于Jetty的web服务器,方便各大语言直接http调用,同 ...
一个基于RSA算法的Java数字签名例子
====================================================== 注:本文源代码点此下载 ================================= ...
基于Apriori算法的网上图书销售ssm java毕业设计
基于Apriori算法的网络书城,首先系统的主要研究是算法方面,通过算法,进行书籍的关联计算,并且进行图书的精准销售,营销,为客户推荐一些兴趣书籍,扩大用户的选择范围,提高网站的营销量.本系统开发平台 ...

Java使用BouncyCastle进行基于ECDSA算法的椭圆曲线secp256r1证书自签名

Java使用BouncyCastle进行基于ECDSA算法的椭圆曲线secp256r1证书自签名相关推荐

最新文章

热门文章