JAVA加密算法的实现用例

对象
参数 algorithm 如:"DSA"

public final void initSign(PrivateKey privateKey)
throws InvalidKeyException
用指定的私钥初始化
参数:privateKey 所进行签名时用的私钥

public final void update(byte data)
throws SignatureException
public final void update(byte[] data)
throws SignatureException
public final void update(byte[] data, int off, int len)
throws SignatureException
添加要签名的信息

public final byte[] sign()
throws SignatureException
返回签名的数组,前提是initSign和update

public final void initVerify(PublicKey publicKey)
throws InvalidKeyException
用指定的公钥初始化
参数:publicKey 验证时用的公钥

public final boolean verify(byte[] signature)
throws SignatureException
验证签名是否有效,前提是已经initVerify初始化
参数: signature 签名数组

*/
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
public class testdsa {
  public static void main(String[] args) throws java.security.NoSuchAlgorithmException,java.lang.Exception {
        testdsa my=new testdsa();
        my.run();
  }
  public void run()
  {

  //数字签名生成密钥
  //第一步生成密钥对,如果已经生成过,本过程就可以跳过,对用户来讲myprikey.dat要保存在本地
  //而mypubkey.dat给发布给其它用户
   if ((new java.io.File("myprikey.dat")).exists()==false) {
       if (generatekey()==false) {
           System.out.println("生成密钥对败");
           return;
          };
        }
//第二步,此用户
//从文件中读入私钥,对一个字符串进行签名后保存在一个文件(myinfo.dat)中
//并且再把myinfo.dat发送出去
//为了方便数字签名也放进了myifno.dat文件中,当然也可分别发送
  try {
  java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myprikey.dat"));
  PrivateKey myprikey=(PrivateKey)in.readObject();
  in.close();

// java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubX509=new java.security.spec.X509EncodedKeySpec(bX509);

//java.security.spec.X509EncodedKeySpec pubkeyEncode=java.security.spec.X509EncodedKeySpec
  String myinfo="这是我的信息";    //要签名的信息
  //用私钥对信息生成数字签名
  java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
  signet.initSign(myprikey);
  signet.update(myinfo.getBytes());
  byte[] signed=signet.sign();  //对信息的数字签名
  System.out.println("signed(签名内容)="+byte2hex(signed));
//把信息和数字签名保存在一个文件中
  java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));
  out.writeObject(myinfo);
  out.writeObject(signed);
  out.close();
  System.out.println("签名并生成文件成功");
  }
  catch (java.lang.Exception e) {
    e.printStackTrace();
    System.out.println("签名并生成文件失败");
  };

  //第三步
  //其他人通过公共方式得到此户的公钥和文件
  //其他人用此户的公钥,对文件进行检查,如果成功说明是此用户发布的信息.
  //
  try {

   java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("mypubkey.dat"));
   PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();
   in.close();
   System.out.println(pubkey.getFormat());

   in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myinfo.dat"));
   String info=(String)in.readObject();
   byte[] signed=(byte[])in.readObject();
   in.close();

  java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");
  signetcheck.initVerify(pubkey);
  signetcheck.update(info.getBytes());
  if (signetcheck.verify(signed)) {
  System.out.println("info="+info);
   System.out.println("签名正常");
  }
  else  System.out.println("非签名正常");
  }
  catch (java.lang.Exception e) {e.printStackTrace();};


  }

  //生成一对文件myprikey.dat和mypubkey.dat---私钥和公钥,
  //公钥要用户发送(文件,网络等方法)给其它用户,私钥保存在本地
  public boolean generatekey()
  {
    try {
  java.security.KeyPairGenerator  keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// SecureRandom secrand=new SecureRandom();
// secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化随机产生器
// keygen.initialize(576,secrand);     //初始化密钥生成器
  keygen.initialize(512);
  KeyPair keys=keygen.genKeyPair();
//  KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密钥组
  PublicKey pubkey=keys.getPublic();
  PrivateKey prikey=keys.getPrivate();

  java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myprikey.dat"));
  out.writeObject(prikey);
  out.close();
  System.out.println("写入对象 prikeys ok");
  out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
   out.writeObject(pubkey);
   out.close();
   System.out.println("写入对象 pubkeys ok");
   System.out.println("生成密钥对成功");
   return true;
  }
  catch (java.lang.Exception e) {
   e.printStackTrace();
   System.out.println("生成密钥对失败");
   return false;
   };

  }

  public String byte2hex(byte[] b)
    {
     String hs="";
     String stmp="";
     for (int n=0;n<b.length;n++)
      {
       stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
       if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
       else hs=hs+stmp;
       if (n<b.length-1)  hs=hs+":";
      }
     return hs.toUpperCase();
    }

}





2.4. DESede/DES对称算法
首先生成密钥,并保存(这里并没的保存的代码,可参考DSA中的方法)

KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);


SecretKey deskey = keygen.generateKey();

用密钥加密明文(myinfo),生成密文(cipherByte)

Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);

byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());

传送密文和密钥,本文没有相应代码可参考DSA

.............

用密钥解密密文

c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);

byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);

相对来说对称密钥的使用是很简单的,对于JCE来讲支技DES,DESede,Blowfish三种加密术

对于密钥的保存各传送可使用对象流或者用二进制编码,相关参考代码如下

   SecretKey deskey = keygen.generateKey();
   byte[] desEncode=deskey.getEncoded();
   javax.crypto.spec.SecretKeySpec destmp=new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(desEncode,Algorithm);
   SecretKey mydeskey=destmp;





相关API

KeyGenerator 在DSA中已经说明,在添加JCE后在instance进可以如下参数

DES,DESede,Blowfish,HmacMD5,HmacSHA1

javax.crypto.Cipher 加/解密器

public static final Cipher getInstance(java.lang.String transformation)
                                throws java.security.NoSuchAlgorithmException,
                                       NoSuchPaddingException





返回一个指定方法的Cipher对象

参数:transformation 方法名(可用 DES,DESede,Blowfish)

public final void init(int opmode, java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException


用指定的密钥和模式初始化Cipher对象

参数:opmode 方式(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)

key 密钥

public final byte[] doFinal(byte[] input)
                     throws java.lang.IllegalStateException,
                            IllegalBlockSizeException,
                            BadPaddingException





对input内的串,进行编码处理,返回处理后二进制串,是返回解密文还是加解文由init时的opmode决定


注意:本方法的执行前如果有update,是对updat和本次input全部处理,否则是本inout的内容

/*
安全程序 DESede/DES测试
*/
import java.security.*;
import javax.crypto.*;
public class testdes {
public static void main(String[] args){
    testdes my=new testdes();
    my.run();
  }
public  void run() {
//添加新安全算法,如果用JCE就要把它添加进去
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
String Algorithm="DES"; //定义 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
String myinfo="要加密的信息";
   try {
   //生成密钥
   KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
   SecretKey deskey = keygen.generateKey();

   //加密
   System.out.println("加密前的二进串:"+byte2hex(myinfo.getBytes()));
   System.out.println("加密前的信息:"+myinfo);
   Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
   c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);
   byte[] cipherByte=c1.doFinal(myinfo.getBytes());
    System.out.println("加密后的二进串:"+byte2hex(cipherByte));
   //解密
   c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
   c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);
   byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);
   System.out.println("解密后的二进串:"+byte2hex(clearByte));
   System.out.println("解密后的信息:"+(new String(clearByte)));

  }
   catch (java.security.NoSuchAlgorithmException e1) {e1.printStackTrace();}
   catch (javax.crypto.NoSuchPaddingException e2) {e2.printStackTrace();}
   catch (java.lang.Exception e3) {e3.printStackTrace();}
  }
public String byte2hex(byte[] b) //二行制转字符串
    {
     String hs="";
     String stmp="";
     for (int n=0;n<b.length;n++)
      {
       stmp=(java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));
       if (stmp.length()==1) hs=hs+"0"+stmp;
       else hs=hs+stmp;
       if (n<b.length-1)  hs=hs+":";
      }
     return hs.toUpperCase();
    }

}





2.5. Diffie-Hellman密钥一致协议
公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的 "指数密钥一致协议"(Exponential Key Agreement Protocol),该协议不要求别的安全性先决条件,允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的,可以共享的密钥。在JCE的中实现用户alice生成DH类型的密钥对,如果长度用1024生成的时间请,推荐第一次生成后保存DHParameterSpec,以便下次使用直接初始化.使其速度加快

System.out.println("ALICE: 产生 DH 对 ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();





alice生成公钥发送组bob

byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();





bob从alice发送来的公钥中读出DH密钥对的初始参数生成bob的DH密钥对

注意这一步一定要做,要保证每个用户用相同的初始参数生成的

   DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
    KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
    bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
    KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();





bob根据alice的公钥生成本地的DES密钥

   KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
    bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
    bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
    SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");





bob已经生成了他的DES密钥,他现把他的公钥发给alice,

      byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();





alice根据bob的公钥生成本地的DES密钥

       ,,,,,,解码
    KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
    aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
    aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
    SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");





bob和alice能过这个过程就生成了相同的DES密钥,在这种基础就可进行安全能信

常用API

java.security.KeyPairGenerator 密钥生成器类
public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一个KeyPairGenerator 对象
参数: algorithm 算法名.如:原来是DSA,现在添加了 DiffieHellman(DH)

public void initialize(int keysize)
以指定的长度初始化KeyPairGenerator对象,如果没有初始化系统以1024长度默认设置
参数:keysize 算法位长.其范围必须在 512 到 1024 之间，且必须为 64 的倍数
注意:如果用1024生长的时间很长,最好生成一次后就保存,下次就不用生成了

public void initialize(AlgorithmParameterSpec params)
throws InvalidAlgorithmParameterException
以指定参数初始化

javax.crypto.interfaces.DHPublicKey
public DHParameterSpec getParams()
返回
java.security.KeyFactory

public static KeyFactory getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一个KeyFactory
参数: algorithm 算法名:DSH,DH

public final PublicKey generatePublic(KeySpec keySpec)
throws InvalidKeySpecException
根据指定的key说明,返回一个PublicKey对象

java.security.spec.X509EncodedKeySpec
public X509EncodedKeySpec(byte[] encodedKey)
根据指定的二进制编码的字串生成一个key的说明
参数:encodedKey 二进制编码的字串(一般能过PublicKey.getEncoded()生成)
javax.crypto.KeyAgreement 密码一至类

public static final KeyAgreement getInstance(java.lang.String algorithm)
throws java.security.NoSuchAlgorithmException
返回一个指定算法的KeyAgreement对象
参数:algorithm 算法名,现在只能是DiffieHellman(DH)

public final void init(java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException
用指定的私钥初始化
参数:key 一个私钥

public final java.security.Key doPhase(java.security.Key key,
boolean lastPhase)
throws java.security.InvalidKeyException,
java.lang.IllegalStateException
用指定的公钥进行定位,lastPhase确定这是否是最后一个公钥,对于两个用户的
情况下就可以多次定次,最后确定
参数:key 公钥
lastPhase 是否最后公钥

public final SecretKey generateSecret(java.lang.String algorithm)
throws java.lang.IllegalStateException,
java.security.NoSuchAlgorithmException,
java.security.InvalidKeyException
根据指定的算法生成密钥
参数:algorithm 加密算法(可用 DES,DESede,Blowfish)

*/
import java.io.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;
import java.security.interfaces.*;
import javax.crypto.*;
import javax.crypto.spec.*;
import javax.crypto.interfaces.*;
import com.sun.crypto.provider.SunJCE;

public class testDHKey {


    public static void main(String argv[]) {
    try {
        testDHKey my= new testDHKey();
        my.run();
    } catch (Exception e) {
        System.err.println(e);

    }
    }

    private void run() throws Exception {
        Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());

    System.out.println("ALICE: 产生 DH 对 ...");
    KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
        aliceKpairGen.initialize(512);
    KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair(); //生成时间长

        // 张三(Alice)生成公共密钥 alicePubKeyEnc 并发送给李四(Bob) ,
        //比如用文件方式,socket.....
    byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();

       //bob接收到alice的编码后的公钥,将其解码
    KeyFactory bobKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
    X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec  (alicePubKeyEnc);
    PublicKey alicePubKey = bobKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
        System.out.println("alice公钥bob解码成功");
     // bob必须用相同的参数初始化的他的DH KEY对,所以要从Alice发给他的公开密钥,
         //中读出参数,再用这个参数初始化他的 DH key对

         //从alicePubKye中取alice初始化时用的参数
    DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
    KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
    bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
    KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();
        System.out.println("BOB: 生成 DH key 对成功");
    KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
    bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
        System.out.println("BOB: 初始化本地key成功");
        //李四(bob) 生成本地的密钥 bobDesKey
    bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
    SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
    System.out.println("BOB: 用alice的公钥定位本地key,生成本地DES密钥成功");
        // Bob生成公共密钥 bobPubKeyEnc 并发送给Alice,
        //比如用文件方式,socket.....,使其生成本地密钥
    byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
        System.out.println("BOB向ALICE发送公钥");

         // alice接收到 bobPubKeyEnc后生成bobPubKey
         // 再进行定位,使aliceKeyAgree定位在bobPubKey
    KeyFactory aliceKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
    x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobPubKeyEnc);
    PublicKey bobPubKey = aliceKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
       System.out.println("ALICE接收BOB公钥并解码成功");
;
    KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
    aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
        System.out.println("ALICE: 初始化本地key成功");

    aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
        // 张三(alice) 生成本地的密钥 aliceDesKey
    SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
        System.out.println("ALICE: 用bob的公钥定位本地key,并生成本地DES密钥");

        if (aliceDesKey.equals(bobDesKey)) System.out.println("张三和李四的密钥相同");
       //现在张三和李四的本地的deskey是相同的所以,完全可以进行发送加密,接收后解密,达到
       //安全通道的的目的

        /*
         * bob用bobDesKey密钥加密信息
         */
    Cipher bobCipher = Cipher.getInstance("DES");
    bobCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, bobDesKey);
        String bobinfo= "这是李四的机密信息";
        System.out.println("李四加密前原文:"+bobinfo);
    byte[] cleartext =bobinfo.getBytes();
    byte[] ciphertext = bobCipher.doFinal(cleartext);

        /*
         * alice用aliceDesKey密钥解密
         */
    Cipher aliceCipher = Cipher.getInstance("DES");
    aliceCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, aliceDesKey);
    byte[] recovered = aliceCipher.doFinal(ciphertext);
        System.out.println("alice解密bob的信息:"+(new String(recovered)));
    if (!java.util.Arrays.equals(cleartext, recovered))
        throw new Exception("解密后与原文信息不同");
    System.out.println("解密后相同");

    }

}



第3章小结
在加密术中生成密钥对时，密钥对的当然是越长越好，但费时也越多，请从中从实际出发选取合适的长度，大部分例码中的密钥是每次运行就从新生成，在实际的情况中是生成后在一段时间保存在文件中，再次运行直接从文件中读入，从而加快速度。当然定时更新和加强密钥保管的安全性也是必须的。