数字证书

深藏阁楼爱情的钟 2022-02-15 02:11 336阅读 0赞

消息摘要算法用于验证数据完整性服务，对称加密算法和非对称加密算法用于保证数据保密性服务，数字签名算法用于抗否认服务。

数字证书集合了多种密码学算法：自身带有公钥信息，可完成相应的加密/解密操作，同时，还带有数字签名，可鉴别消息来源；且自身带有消息摘由信息，可验证证书的完整性；由于证书本身含有用户身份信息，因而具有认证性。

数字证书有多种文件编码格式，主要包含CER编码(变长模式)、DER编码(定长模式)和PKCS系列等

# 数字证书的颁发 #

1.  由数字证书需求方产生自己的密钥对
2.  由数字证书需求方将算法、公钥和证书申请者身份信息传送给认证机构
3.  由认证机构核实用户的身份，执行必要的步骤，确保请求确实由用户发送而来
4.  由认证机构将数字证书颁发给用户  
    这里的认证机构如果是证书申请者本身，将获得自签名证书

# 加密交互 #

1.  由客户端使用公钥对数据加密
2.  由客户端向服务端发送加密数据
3.  由服务器端使用私钥对数据解密

# keytool–证书生成工具 #

环境变量的配置: 将keytool.exe所在目录添加到path下，然后就可以全局访问keytool命令

命令:
     -certreq            生成证书请求
     -changealias        更改条目的别名
     -delete             删除条目
     -exportcert         导出证书
     -genkeypair         生成密钥对
     -genseckey          生成密钥
     -gencert            根据证书请求生成证书
     -importcert         导入证书或证书链
     -importpass         导入口令
     -importkeystore     从其他密钥库导入一个或所有条目
     -keypasswd          更改条目的密钥口令
     -list               列出密钥库中的条目
     -printcert          打印证书内容
     -printcertreq       打印证书请求的内容
     -printcrl           打印 CRL 文件的内容
     -storepasswd        更改密钥库的存储口令
     
     //如果不知道命令的用法或者想知道这些命令下有哪些参数，可以使用一下命令
     keytool -command_name -help
     
     //比如keytool certreq -help
    选项:
    
     -alias <alias>                  要处理的条目的别名
     -sigalg <sigalg>                签名算法名称
     -file <filename>                输出文件名
     -keypass <arg>                  密钥口令
     -keystore <keystore>            密钥库名称
     -dname <dname>                  唯一判别名
     -storepass <arg>                密钥库口令
     -storetype <storetype>          密钥库类型
     -providername <providername>    提供方名称
     -providerclass <providerclass>  提供方类名
     -providerarg <arg>              提供方参数
     -providerpath <pathlist>        提供方类路径
     -v                              详细输出
     -protected                      通过受保护的机制的口令

# 生成本地的证书和keystore #

*  生成本地证书

keytool -genkeypair -keyalg RSA -keysize 2048 -sigalg SHAwithRSA -validity 3600 -alias www.zlex.org -keystore zlex.keystore -dname "CN=www.zlex,org,OU=zlex,O=zlex,L=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN"

*  导出数字证书

keytool -exportcert -alias www.zlex.org -keystore zlex.keystore -file zlex.cer -rfc

*  打印证书

keytool -printcert -file zlex.cer

*  导出数字证书签发申请

keytool -certreq -alias www.zlex.org -keystore zlex.keystore -file zlex.csr -v

# 证书的使用 #

import javax.crypto.Cipher;
    import java.io.FileInputStream;
    import java.security.KeyStore;
    import java.security.PrivateKey;
    import java.security.PublicKey;
    import java.security.Signature;
    import java.security.cert.Certificate;
    import java.security.cert.CertificateFactory;
    import java.security.cert.X509Certificate;
    
    public class CertCoder { 
        //证书类型x509
        public static final String CERT_TYPE = "x.509";
    
        /** * 由keyStore获得私钥 * @param keyStorePath 密钥库路径 * @param alias 别名 * @param pwd 密码 * @return 私钥 * @throws Exception */
        private static PrivateKey getPrivateKeyByKeyStore(String keyStorePath,String alias,String pwd) throws Exception { 
            //获取密钥库
            KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath,pwd);
            //获得私钥
            return (PrivateKey)ks.getKey(alias,pwd.toCharArray());
        }
    
        /** * 由证书获得公钥 * @param certPath 证书路径 * @return 公钥 * @throws Exception */
        private static PublicKey getPublicKeyByKeyStore(String certPath) throws Exception { 
            //获得证书
            Certificate certificate = getCertificate(certPath);
            //获得公钥
            return  certificate.getPublicKey();
        }
    
        /** * 获得证书 * @param certPath 证书路径 * @return 证书 */
        private static Certificate getCertificate(String certPath) throws Exception { 
            //实例化证书工厂
            CertificateFactory factory = CertificateFactory.getInstance(CERT_TYPE);
            //获取证书文件流
            FileInputStream fis = new FileInputStream(certPath);
            //生成证书
            Certificate certificate = factory.generateCertificate(fis);
            //关闭文件流
            fis.close();
            return certificate;
        }
    
        /** * 获得证书 * @param keyStorePath 密钥库路径 * @param alias 别名 * @param password 密码 * @return 证书 * @throws Exception */
        private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,String alias,String password) throws Exception { 
            //获得密钥库
            KeyStore keyStore = getKeyStore(keyStorePath,password);
            //获得证书
            return keyStore.getCertificate(alias);
        }
    
        /** * 获取KeyStore * @param keyStorePath 路径 * @param pwd 密码 * @return KeyStore * @throws Exception */
        private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String pwd) throws Exception { 
            //实例化密钥库
            KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
            //获得密钥库文件流
            FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
            //加载密钥库
            keyStore.load(is,pwd.toCharArray());
            //关闭文件流
            is.close();
            return keyStore;
        }
    
        /** * 私钥加密 * @param data 待加密数据 * @param keyStorePath 密钥库路径 * @param alias 别名 * @param pwd 密码 * @return 加密数据 * @throws Exception */
        public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data,String keyStorePath,String alias,String pwd) throws Exception { 
            //获取私钥
            PrivateKey privateKey = getPrivateKeyByKeyStore(keyStorePath,alias,pwd);
            //对数据加密
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
            return cipher.doFinal(data);
        }
    
        /** * 私钥解密 * @param data 待解密数据 * @param keyStorePath 密钥库路径 * @param alias 别名 * @param pwd 密码 * @return 解密后的数据 * @throws Exception */
        public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data,String keyStorePath,String alias,String pwd) throws Exception { 
            //获取私钥
            PrivateKey privateKey = getPrivateKeyByKeyStore(keyStorePath,alias,pwd);
            //解密操作
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);
            return cipher.doFinal(data);
        }
    
        /** * 公钥加密 * @param data 代加密数据 * @param certPath 证书路径 * @return 密文 * @throws Exception */
        public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data,String certPath) throws Exception { 
            PublicKey publicKey = getPublicKeyByKeyStore(certPath);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey);
            return cipher.doFinal(data);
        }
    
        /** * 公钥解密 * @param data 待解密数据 * @param cerPath 证书路径 * @return 明文 * @throws Exception */
        public static byte[] decryptByOublicKey(byte[] data,String cerPath) throws Exception { 
            PublicKey publicKey = getPublicKeyByKeyStore(cerPath);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
            return cipher.doFinal(data);
        }
    
        /** * 由证书构建签名 * @param sign 待签名数据 * @param keyStorePath 密钥库路径 * @param alias 别名 * @param pwd 密码 * @return * @throws Exception */
        public static byte[] sign(byte[] sign,String keyStorePath,String alias,String pwd) throws Exception { 
            //获取证书
            X509Certificate certificate = (X509Certificate) getCertificate(keyStorePath,alias,pwd);
            //构建签名
            Signature signature = Signature.getInstance(certificate.getSigAlgName());
            //获取私钥
            PrivateKey privateKey = getPrivateKeyByKeyStore(keyStorePath,alias,pwd);
            //初始化签名，有私钥构建
            signature.initSign(privateKey);
            signature.update(sign);
            return signature.sign();
        }
    
        /** * 认证 * @param data 数据 * @param sign 签名 * @param cerPath 证书路径 * @return 数据是否有改变 * @throws Exception */
        public static boolean vertify(byte[] data,byte[] sign,String cerPath) throws Exception { 
            //获取证书
            X509Certificate certificate = (X509Certificate) getCertificate(cerPath);
            //获取公钥
            PublicKey publicKey = certificate.getPublicKey();
            Signature signature = Signature.getInstance(certificate.getSigAlgName());
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(data);
            return signature.verify(sign);
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception { 
            String pwd = "Lu3jianL6";
            String alias = "www.zlex.org";
            String cerPath = "D:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_201\\bin\\zlex.cer";
            String keyStorePath = "D:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_201\\bin\\zlex.keystore";
            byte[] data = "心里有思念的人就不会孤独".getBytes("utf-8");
    
            System.err.println("公钥加密，私钥解密");
            byte[] bytes = encryptByPublicKey(data, cerPath);
            System.out.println("公钥加密：" + new String(bytes,"utf-8"));
            byte[] result = decryptByPrivateKey(bytes, keyStorePath, alias, pwd);
            System.out.println("私钥解密："+new String(result,"utf-8"));
    
            System.err.println("私钥加密，公钥解密");
            byte[] result1 = encryptByPrivateKey(data, keyStorePath, alias, pwd);
            System.out.println("私钥加密：" + new String(result1,"utf-8"));
            byte[] bytes1 = decryptByOublicKey(result1, cerPath);
            System.out.println("公钥解密：" + new String(bytes1,"utf-8"));
    
            System.err.println("数字签名");
            byte[] sign = sign(data,keyStorePath,alias,pwd);
            System.out.println("签名：" + new String(sign,"utf-8"));
            System.out.println(vertify(data,sign,cerPath));
        }
    }
    
    //执行结果
    公钥加密，私钥解密
    ???H[:A??D`U???J?*??..7?S??D?v8??O????D?*????x? o? "H*#H??`T?v???\rf???a?H??*a?Av?c?0'?MN?PQ?O???1.VR?at:hV?zY?==?/?ī,???????`???$(?^?s 7/??2?'??5??Tu0??Js|9K*E%?A??C?ea?29
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    私钥加密，公钥解密
    私钥解密：心里有思念的人就不会孤独
    私钥加密：u?)???
    
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    %????????v??L`)?????
    公钥解密：心里有思念的人就不会孤独
    数字签名
    签名：^???<C??WqN:A[?WM?t??+?RP?X??7?_<???Z?R,?i8%qЬa??!?>G-6U??|??6?1r9|??hQ????h? z?5???O* H9??N
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# 应用场景 #

主要应用于电子商务活动和电子政务活动