使用数字签名验证文件是否被修改

基本原理：

发送方：

1.生成公钥和私钥并保存至文件public.key和private.key。

2.根据要发送的文件内容生成签名并写入文件signature.dtx。

3.将公钥文件、签名文件和要发送的文件一起发送给接受方。

接受方：

1.读取发送方发送的公钥文件

2.读取发送方发送的签名文件。

3.读取发送方发送的文件。

4.根据发送方发送的公钥对发送方发送的文件进行签名。

5.对比生成的签名和发送方发送的签名是否一致。

 

代码：

package com.security.example.example1;

 

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.ObjectInputStream;

import java.io.ObjectOutputStream;

import java.security.InvalidKeyException;

import java.security.KeyPair;

import java.security.KeyPairGenerator;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import java.security.PrivateKey;

import java.security.PublicKey;

import java.security.Signature;

import java.security.SignatureException;

 

import org.apache.log4j.Logger;

 

/**

* 发送方。

* @author lucky star

*

*/

public class Sender {

private static Logger log = Logger.getLogger(Sender.class);

 

public void writeKeysToFiles(String privateFileName,String publicFileName)throws NoSuchAlgorithmException, FileNotFoundException, IOException {

KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");

keygen.initialize(1024);

KeyPair kp = keygen.generateKeyPair();

PrivateKey privateKey = kp.getPrivate();

PublicKey publicKey = kp.getPublic();

ObjectOutputStream out_private = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(privateFileName));

out_private.writeObject(privateKey);

out_private.close();

 

ObjectOutputStream out_public = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(publicFileName));

out_public.writeObject(publicKey);

out_public.close();

 

log.debug("已生成私钥文件：" + privateFileName +",公钥文件：" + publicFileName);

}

 

/**

* 读取私钥文件得到私钥，并根据文件内容生成签名并写入签名文件。

* @param privateFile：私钥文件。

* @param f：要发送的文件

* @throws FileNotFoundException：如果文件未找到

* @throws IOException：如果出现读写异常

* @throws ClassNotFoundException：如果类未找到

* @throws NoSuchAlgorithmException：如果没有此算法

* @throws InvalidKeyException：如果私钥不可用

* @throws SignatureException：如果签名失败

*/

public void send(File privateFile,File sigendFile,File f) throws FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException {

if (privateFile==null) {

thrownew FileNotFoundException("没有找到私钥文件！");

}

if (f ==null) {

thrownew FileNotFoundException("没有找到要加密的文件！");

}

// 读取文件，得到私钥

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(privateFile));

PrivateKey privateKey = (PrivateKey) in.readObject();

in.close();

 

// 根据文件生成签名，并保存到文件signature.dxt

byte[] data =new byte[(int) f.length()];

FileInputStream fis = new FileInputStream(f);

fis.read(data);

fis.close();

 

Signature sign = Signature.getInstance("DSA");

sign.initSign(privateKey);

sign.update(data);

// 生成签名

byte[] signedBytes = sign.sign();

// 将签名写入文件

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(sigendFile);

fos.write(signedBytes,0,signedBytes.length);

fos.close();

 

log.debug("根据文件内容生成签名并写入签名文件完毕！");

log.debug("签名文件写入到" + sigendFile.getName());

}

 

public static void main(String[] args) {

// 私钥文件

String privateFileName = "private.key";

// 公钥文件

String publicFileName = "public.key";

// 签名文件

String signedFileName = "signature.dtx";

// 发送方要发送的文件。

File f = new File("d:/test.xml");

File privateFile = new File(privateFileName);

File sigendFile = new File(signedFileName);

 

try {

Sender sender = new Sender();

// 发送方将公钥和私钥保存到文件private.key和public.key

sender.writeKeysToFiles(privateFileName, publicFileName);

// 发送方根据文件内容生成签名并写入signature.dtx

sender.send(privateFile,sigendFile,f);

} catch (NoSuchAlgorithmException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (FileNotFoundException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (InvalidKeyException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (SignatureException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (ClassNotFoundException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

 

 

接受方：

package com.security.example.example1;

 

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.IOException;

import java.io.ObjectInputStream;

import java.security.InvalidKeyException;

import java.security.NoSuchAlgorithmException;

import java.security.PublicKey;

import java.security.Signature;

import java.security.SignatureException;

 

import org.apache.log4j.Logger;

 

/**

* 接受方。

* @author lucky star

*

*/

public class Receiver {

private static Logger log = Logger.getLogger(Receiver.class);

/**

* 接受方读取发送方的公钥文件得到公钥，并以公钥验证签名。

* @param publicKeyFile:公钥文件。

* @param f：发送方发送的文件。

* @return：签名是否验证OK。

* @throws NoSuchAlgorithmException：如果没有此算法。

* @throws FileNotFoundException：如果文件未找到。

* @throws IOException：如果读写异常

* @throws ClassNotFoundException：如果类未找到

* @throws InvalidKeyException：如果公钥不可用

* @throws SignatureException：如果签名失败

*/

public boolean receive(File publicKeyFile,File signedFile,File f) throws NoSuchAlgorithmException, FileNotFoundException, IOException, ClassNotFoundException, InvalidKeyException, SignatureException {

if (publicKeyFile ==null) {

thrownew FileNotFoundException("公钥文件未找到！");

}

if (f ==null) {

thrownew FileNotFoundException("发送方没有发送文件！");

}

// 读取公钥文件得到公钥

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(publicKeyFile));

PublicKey pk = (PublicKey) in.readObject();

in.close();

 

// 读取发送方发送的文件，读入字节数组

byte[] data =new byte[(int) f.length()];

FileInputStream fis = new FileInputStream(f);

fis.read(data);

 

// 读取发送方的签名文件

byte[] signData =new byte[(int) signedFile.length()];

FileInputStream fis2 = new FileInputStream(signedFile);

fis2.read(signData);

fis2.close();

 

// 使用发送方的公钥验证签名

Signature sign = Signature.getInstance("DSA");

sign.initVerify(pk);

sign.update(data);

return sign.verify(signData);

}

 

public static void main(String[] args) {

// 公钥文件

String publicFileName = "public.key";

// 签名文件

String signedFileName = "signature.dtx";

// 发送方发送的文件。

File f = new File("d:/test.xml");

File publicFile = new File(publicFileName);

File sigendFile = new File(signedFileName);

 

try {

Receiver recv = new Receiver();

// 接受方读取发送方提供的公钥文件验证签名是否一致

boolean isOk = recv.receive(publicFile,sigendFile, f);

if (isOk) {

log.info("接受方验证文件无篡改！");

}

else {

log.info("接受方验证文件被篡改！");

}

} catch (NoSuchAlgorithmException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (FileNotFoundException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (InvalidKeyException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (SignatureException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (ClassNotFoundException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

}

}

}

 

 

1.运行Sender.java，生成公钥和私钥、签名写入文件。

2.运行Receiver.java，使用发送方的公钥验证签名。

 

测试：执行1，生成3个文件：

 

调试信息：

DEBUG [main] - 已生成私钥文件：private.key,公钥文件：public.key

DEBUG [main] - 根据文件内容生成签名并写入签名文件完毕！

DEBUG [main] - 签名文件写入到signature.dtx

 

执行2，输出结果：

INFO [main] - 接受方验证文件无篡改！

 

现在修改文件d:/test.xml，再次执行2，输出结果：

INFO [main] - 接受方验证文件被篡改！