数字证书 - Java加密与安全

数字证书我们在前面看到了一些计算机密码学的一些算法1. 摘要算法确保数据没有被篡改2. 非对称加密就是对数据进行加解密3. 数据签名可以确保数据完整性和抗否认性而数字证书就是集合了多种密码学算法,用于实现数据加解密,身份认证,签名等多种功能的一种网络安全标准我们看数字证书:1. 首先实现了非对称加密算法,可以对数据进行加解密2. 然后他有签名算法,能够确保数据完整性和抗否认性3. 最后通过摘要算法,确保证书本身没有被篡改

package com.learn.securl;import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.security.GeneralSecurityException;
import java.security.KeyStore;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.cert.X509Certificate;
import java.util.Base64;import javax.crypto.Cipher;public class X509 {/*** 在这个类中我们定义一个privateKey* privateKey代表的是私钥*/private final PrivateKey privateKey;/*** 和一个X509Certificate的一个变量* X509Certificate表示的是证书,公钥,以及摘要的*/private final X509Certificate certificate;/*** 我们需要传入keyStore和证书的名称和password* 我们通过KeyStore的getKey方法传入名称和password* 就可以得到一个privateKey* 我们通过KeyStore的getCertificate方法传入证书的名称* 就可以得到一个X509Certificate的一个对象* @param ks* @param certName* @param password* @throws GeneralSecurityException*/public X509(KeyStore ks, String certName, String password) throws GeneralSecurityException{/*** 注意密码用于获得私钥*/this.privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(certName, password.toCharArray());/*** 获得证书是不需要口令的*/this.certificate = (X509Certificate) ks.getCertificate(certName);}/*** 然后我们定义一个encrypt仿方法进行加密* @param message* @return* @throws GeneralSecurityException*/public byte[] encrypt(byte[] message) throws GeneralSecurityException{/*** 在加密的时候我们首先通过Cipher.getInstance* 然后我们通过privateKey.getAlgorithm获得加密算法*/Cipher cipher = Cipher.getInstance(this.privateKey.getAlgorithm());/*** 然后我们设置ENCRYPT_MODE并且传入privateKey*/cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, this.privateKey);/*** 然后获取密文*/return cipher.doFinal(message);}/*** 然后我们定义一个decrypt* @param data* @return* @throws GeneralSecurityException*/public byte[] decrypt(byte[] data) throws GeneralSecurityException{/*** 在解密的时候通过certificate对象getPublicKey就可以获得公钥publicKey*/PublicKey publicKey = this.certificate.getPublicKey();/*** 然后我们还是通过Cipher.getInstance获得一个Cipher对象*/Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());/*** 设置为解密模式*/cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);/*** 然后传入publicKey* 就可以正常的解密*/return cipher.doFinal(data);}/*** 我们再定义一个sign方法用于签名* 传入原始的Message* @param message* @return* @throws GeneralSecurityException*/public byte[] sign(byte[] message) throws GeneralSecurityException{/*** 然后通过Signature.getInstance* 通过certificate对象getSigAlgName获得签名算法*/Signature signature = Signature.getInstance(this.certificate.getSigAlgName());/*** 我们用privateKey进行签名*/signature.initSign(this.privateKey);signature.update(message);/*** 获得签名以后的数据*/return signature.sign();}/*** 我们再定义一个verify方法验证签名* 需要传入原始信息和签名信息* 验证签名的时候需要使用公钥* 同时获得的还有签名的算法* @param message* @param sign* @return* @throws GeneralSecurityException*/public boolean verify(byte[] message, byte[] sign) throws GeneralSecurityException{Signature signature = Signature.getInstance(this.certificate.getSigAlgName());signature.initVerify(this.certificate);signature.update(message);return signature.verify(sign);}/*** 我们定义一个新的方法loadKeyStore* 用于加载一个KeyStore文件* 因为JAVA的数字证书是存储在KeyStore里面的* 我们需要指定一个KeyStore的文件* 打开KeyStore用到的密码* @param keyStoreFile* @param password* @return* @throws GeneralSecurityException* @throws IOException*/static KeyStore loadKeyStore(String keyStoreFile, String password) throws GeneralSecurityException, IOException{try(InputStream input = new BufferedInputStream(new FileInputStream(keyStoreFile))){/*** 我们通过KeyStore.getInstance得到一个KeyStore对象*/KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());/*** 通过KeyStore的load方法* 传入一个inputStream就可以得到KeyStore对象*/ks.load(input, password.toCharArray());return ks;}}/*** 最后我们使用main方法使用数字证书以及加密和签名,* 在执行这个程序之前,* 首先我们要创建我们的数字证书* keytool -genkeypair -keyalg RSA -keysize 1024 * -sigalg SHA1withRSA -validity 36500 -alias mycert * -keystore my.keystore -dname “CN=test07, OU=sample, * O=sample, L=BJ, ST=BJ, C=CN” -keypass 123456 * -storepass 456789* genkeypair表示我们要生成一个数字证书* -keyalg RSA他的算法是RSA* -keysize 1024他的密钥长度是1024* -sigalg SHA1withRSA我们指定的算法长度是SHA1withRSA* -validity 36500我们指定数字证书的有效期是36500* -alias mycert我们给这个证书写一个名字叫做mycert* -keystore my.keystore同时我们指定了一个keystore的文件叫做my.keystore* “CN=test07, OU=sample, O=sample, L=BJ, ST=BJ, C=CN”* -keypass 123456然后我们用keypass指定证书的密码123456* -storepass 456789我们用storepass指定store的密码是456789* 紧接着我们要给证书指定CN OU这些属性* 如果这个证书将来要用于网站* CN的属性必须和网站的域名完全一致* keytool -list -keystore my.keystore -storepass 456789* 我们还可以通过keytool的命令查询证书* 我们输入命令然后回车* 我们就可以看到包含了一个证书mycert* 我们就可以看到在项目的根目录中生成一个my.cert的一个文件* * 我们在执行的时候可以看到* 我们在执行证书得到加密以后的密文* 解密以后得到原始的明文* 我们对数字证书对原始的消息进行签名* 得到Base64表示的签名* 最后我们用证书得到这个签名结果为true* @param args* @throws GeneralSecurityException* @throws IOException*/public static void main(String[] args) throws GeneralSecurityException, IOException {byte[] message = "Hello, 使用X.509证书进行加密和签名！".getBytes();// 读取KeyStore：/*** 首先我们需要读取一个KeyStore* 然后传入KeyStore的密码* * 注意到我们用loadKeyStore的时候传入了keyStore文件的密码*/KeyStore ks = loadKeyStore("my.keystore", "456789");// 读取证书：/*** 紧接着我们需要读取一个X509证书* 并且传入证书的密码* 并且获取他的私钥* * 我们在读取证书的时候传入的是证书的密码*/X509 x509 = new X509(ks, "mycert", "123456");// 加密：/*** 然后我们进行加密*/byte[] encrypted = x509.encrypt(message);System.out.println("encrypted: " + Base64.getEncoder().encodeToString(encrypted));// 解密：byte[] decrypted = x509.decrypt(encrypted);System.out.println("decrypted: " + new String(decrypted, "UTF-8"));// 签名：byte[] sign = x509.sign(message);System.out.println("sign: " + Base64.getEncoder().encodeToString(sign));// 验证签名：boolean verified = x509.verify(message, sign);System.out.println("verify: " + verified);}
}

数字证书采用链式签名认证,他的底层证书是Geo Trust 证书,然后由他签发的GeoTrust SSL CA - G3证书,最后由mail.qq.com

我们最后来看一下数字证书的应用:1.我们在上网的时候用到的https,这个协议实际上是http over ssl2. 在使用https的时候,服务器会发送证书给客户端,这个证书包括公钥,签名,和CA证书3. 客户端可以验证服务器端的证书是否有效,来确认服务器的身份4. 然后客户端使用证书加密一个随机口令,发送给服务器端,采用的是公钥加密5. 而服务器端解密获得一个随机口令,采用的是私钥解密6. 双方随后就可以使用AES加密进行通信,这个时候使用的是对称加密

服务器发送的数字证书实际上是publicKey,就是公钥,以及public的信息,比如摘要签名等,服务器的私钥永远保存在服务器端,不能泄露,所以数字证书实际上包含的是公钥最后我们总结一下:1. 数字证书实际上就是集合了多种密码学算法,用于实现数据加解密,身份认证,签名等多种功能的一种网络安全标准2. 数字认证采用的是一种链式签名的管理,顶级的CA证书已经内置在操作系统中3. 常用的算法有MD5,SHA1,SHA256,RSA,DSA

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