一、概述
Diffie-Hellman算法(D-H算法),密钥一致协议。是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。简单的说就是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。即就是由甲方产出一对密钥(公钥、私钥),乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对(公钥、私钥)。以此为基线,作为数据传输保密基础,同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥(SecretKey)对数据加密。这样,在互通了本地密钥(SecretKey)算法后,甲乙双方公开自己的公钥,使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据,同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。
二、模型分析
1.甲方构建密钥对儿,将公钥公布给乙方,将私钥保留;双方约定数据加密算法;乙方通过甲方公钥构建密钥对儿,将公钥公布给甲方,将私钥保留。
2.甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥加密数据,发送给乙方加密后的数据;乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥对数据解密。
3.乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥加密数据,发送给甲方加密后的数据;甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥,然后通过本地密钥对数据解密。
实例:
package cn.tzz.java.crypto.dh; import java.io.IOException; import java.security.Key; import java.security.KeyFactory; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.PublicKey; import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.KeyAgreement; import javax.crypto.SecretKey; import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey; import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey; import javax.crypto.spec.DHParameterSpec; import sun.misc.BASE64Decoder; import sun.misc.BASE64Encoder; import org.junit.Test; public class DHUtil { public static final String ALGORITHM = "DH"; /**默认密钥字节数*/ private static final int KEY_SIZE = 1024; /** DH加密下需要一种对称加密算法对数据加密,这里我们使用DES,也可以使用其他对称加密算法*/ public static final String SECRET_ALGORITHM = "DES"; private static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey";//公钥 private static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey";//私钥 public String encryptBASE64(byte[] key) { return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key); } public byte[] decryptBASE64(String key) throws IOException { return new BASE64Decoder().decodeBuffer(key); } /** 初始化甲方密钥 */ public Map<String, Object> initKey() throws Exception { KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM); keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 甲方公钥 DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic(); // 甲方私钥 DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate(); Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2); keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); return keyMap; } /**初始化乙方密钥*/ public Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception { // 解析甲方公钥 byte[] keyBytes = decryptBASE64(key); X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes); KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); // 由甲方公钥构建乙方密钥 DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) pubKey).getParams(); KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator .getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 乙方公钥 DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic(); // 乙方私钥 DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate(); Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2); keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); return keyMap; } /** * 加密<br> * * @param data * 待加密数据 * @param publicKey * 甲方公钥 * @param privateKey * 乙方私钥 * @return * @throws Exception */ public byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey, String privateKey) throws Exception { // 生成本地密钥 SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey); // 数据加密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey); return cipher.doFinal(data); } /** * 解密<br> * * @param data * 待解密数据 * @param publicKey * 乙方公钥 * @param privateKey * 乙方私钥 * @return * @throws Exception */ public byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey, String privateKey) throws Exception { // 生成本地密钥 SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey); // 数据解密 Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey); return cipher.doFinal(data); } /**构建密钥*/ private SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey) throws Exception { // 初始化公钥 byte[] pubKeyBytes = decryptBASE64(publicKey); KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes); PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); // 初始化私钥 byte[] priKeyBytes = decryptBASE64(privateKey); PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes); Key priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec); KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance(keyFactory .getAlgorithm()); keyAgree.init(priKey); keyAgree.doPhase(pubKey, true); // 生成本地密钥 SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM); return secretKey; } /** 取得私钥*/ public String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap) throws Exception { Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY); return encryptBASE64(key.getEncoded()); } /**取得公钥*/ public String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap) throws Exception { Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY); return encryptBASE64(key.getEncoded()); } @Test public void testDH() throws Exception { // 生成甲方密钥对儿 Map<String, Object> aKeyMap = initKey(); String aPublicKey = getPublicKey(aKeyMap); String aPrivateKey = getPrivateKey(aKeyMap); System.out.println("甲方公钥:\r" + aPublicKey); System.out.println("甲方私钥:\r" + aPrivateKey); // 由甲方公钥产生本地密钥对儿 Map<String, Object> bKeyMap = initKey(aPublicKey); String bPublicKey = getPublicKey(bKeyMap); String bPrivateKey = getPrivateKey(bKeyMap); System.out.println("乙方公钥:\r" + bPublicKey); System.out.println("乙方私钥:\r" + bPrivateKey); String aInput = "abcdef "; System.out.println("原文: " + aInput); // 由甲方公钥,乙方私钥构建密文 byte[] aCode = encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey, bPrivateKey); // 由乙方公钥,甲方私钥解密 byte[] aDecode = decrypt(aCode, bPublicKey, aPrivateKey); String aOutput = (new String(aDecode)); System.out.println("解密: " + aOutput); /**反过来加密解密*/ String bInput = "123456 "; System.out.println("原文: " + bInput); // 由乙方公钥,甲方私钥构建密文 byte[] bCode = encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey, aPrivateKey); // 由甲方公钥,乙方私钥解密 byte[] bDecode = decrypt(bCode, aPublicKey, bPrivateKey); String bOutput = (new String(bDecode)); System.out.println("解密: " + bOutput); } }
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