作者: 王輝   

來源：www.ibm.com
關(guān)于作者王輝 ddxxkk@21cn.com
王輝，具有八年的編程及系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，所使用的語言為C和Java 編程語言。目前在深圳一家公司做程序員，使用C和JAVA為DB2數(shù)據(jù)庫編程.可通過 ddxxkk@21cn.com 聯(lián)系。  

第1章 基礎(chǔ)知識(shí)

1.1. 單鑰密碼體制
單鑰密碼體制是一種傳統(tǒng)的加密算法，是指信息的發(fā)送方和接收方共同使用同一把密鑰進(jìn)行加解密。

通常,使用的加密算法 比較簡便高效,密鑰簡短，加解密速度快，破譯極其困難。但是加密的安全性依靠密鑰保管的安全性,在公開的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上安全地傳送和保管密鑰是一個(gè)嚴(yán)峻的問題，并且如果在多用戶的情況下密鑰的保管安全性也是一個(gè)問題。

單鑰密碼體制的代表是美國的DES

1.2. 消息摘要
一個(gè)消息摘要就是一個(gè)數(shù)據(jù)塊的數(shù)字指紋。即對(duì)一個(gè)任意長度的一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行計(jì)算，產(chǎn)生一個(gè)唯一指�。▽�(duì)于SHA1是產(chǎn)生一個(gè)20字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)組）。

消息摘要有兩個(gè)基本屬性：

兩個(gè)不同的報(bào)文難以生成相同的摘要
難以對(duì)指定的摘要生成一個(gè)報(bào)文，而由該報(bào)文反推算出該指定的摘要
代表：美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所的SHA1和麻省理工學(xué)院Ronald Rivest提出的MD5

1.3. Diffie-Hellman密鑰一致協(xié)議
密鑰一致協(xié)議是由公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一種思想。

先決條件,允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一致"的,可以共享的密鑰

代表：指數(shù)密鑰一致協(xié)議(Exponential Key Agreement Protocol)

1.4. 非對(duì)稱算法與公鑰體系
1976年，Dittie和Hellman為解決密鑰管理問題，在他們的奠基性的工作"密碼學(xué)的新方向"一文中，提出一種密鑰交換協(xié)議，允許在不安全的媒體上通過通訊雙方交換信息，安全地傳送秘密密鑰。在此新思想的基礎(chǔ)上，很快出現(xiàn)了非對(duì)稱密鑰密碼體制，即公鑰密碼體制。在公鑰體制中，加密密鑰不同于解密密鑰，加密密鑰公之于眾，誰都可以使用；解密密鑰只有解密人自己知道。它們分別稱為公開密鑰（Public key）和秘密密鑰（Private key）。

迄今為止的所有公鑰密碼體系中，RSA系統(tǒng)是最著名、最多使用的一種。RSA公開密鑰密碼系統(tǒng)是由R.Rivest、A.Shamir和L.Adleman俊教授于1977年提出的。RSA的取名就是來自于這三位發(fā)明者的姓的第一個(gè)字母

1.5. 數(shù)字簽名
所謂數(shù)字簽名就是信息發(fā)送者用其私鑰對(duì)從所傳報(bào)文中提取出的特征數(shù)據(jù)（或稱數(shù)字指紋）進(jìn)行RSA算法操作，以保證發(fā)信人無法抵賴曾發(fā)過該信息（即不可抵賴性），同時(shí)也確保信息報(bào)文在經(jīng)簽名后末被篡改（即完整性）。當(dāng)信息接收者收到報(bào)文后，就可以用發(fā)送者的公鑰對(duì)數(shù)字簽名進(jìn)行驗(yàn)證。　

在數(shù)字簽名中有重要作用的數(shù)字指紋是通過一類特殊的散列函數(shù)（HASH函數(shù)）生成的，對(duì)這些HASH函數(shù)的特殊要求是：

接受的輸入報(bào)文數(shù)據(jù)沒有長度限制；
對(duì)任何輸入報(bào)文數(shù)據(jù)生成固定長度的摘要（數(shù)字指紋）輸出
從報(bào)文能方便地算出摘要；
難以對(duì)指定的摘要生成一個(gè)報(bào)文，而由該報(bào)文反推算出該指定的摘要；
兩個(gè)不同的報(bào)文難以生成相同的摘要

代表：DSA

第2章 在JAVA中的實(shí)現(xiàn)

2.1. 相關(guān)
Diffie-Hellman密鑰一致協(xié)議和DES程序需要JCE工具庫的支持,可以到 http://java.sun.com/security/index.html 下載JCE,并進(jìn)行安裝。簡易安裝把 jce1.2.1\lib 下的所有內(nèi)容復(fù)制到 %java_home%\lib\ext下,如果沒有ext目錄自行建立,再把jce1_2_1.jar和sunjce_provider.jar添加到CLASSPATH內(nèi),更詳細(xì)說明請(qǐng)看相應(yīng)用戶手冊(cè)

2.2. 消息摘要MD5和SHA的使用
使用方法:

首先用生成一個(gè)MessageDigest類,確定計(jì)算方法

java.security.MessageDigest alga=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");

添加要進(jìn)行計(jì)算摘要的信息

alga.update(myinfo.getBytes());

計(jì)算出摘要

byte[] digesta=alga.digest();

發(fā)送給其他人你的信息和摘要

其他人用相同的方法初始化,添加信息,最后進(jìn)行比較摘要是否相同

algb.isEqual(digesta,algb.digest())

相關(guān)AIP

java.security.MessageDigest 類

static getInstance(String algorithm)

返回一個(gè)MessageDigest對(duì)象,它實(shí)現(xiàn)指定的算法

參數(shù):算法名,如 SHA-1 或MD5

void update (byte input)

void update (byte[] input)

void update(byte[] input, int offset, int len)

添加要進(jìn)行計(jì)算摘要的信息

byte[] digest()

完成計(jì)算,返回計(jì)算得到的摘要(對(duì)于MD5是16位,SHA是20位)

void reset()

復(fù)位

static boolean isEqual(byte[] digesta, byte[] digestb)

比效兩個(gè)摘要是否相同

代碼：
import java.security.*;
public class myDigest {
public static void main(String[] args)  {

   myDigest my=new myDigest();
   my.testDigest();

}
public void testDigest()
{
  try {
    String myinfo="我的測(cè)試信息";

   //java.security.MessageDigest alg=java.security.MessageDigest.getInstance("MD5");
     java.security.MessageDigest alga=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
     alga.update(myinfo.getBytes());
     byte[] digesta=alga.digest();
     System.out.println("本信息摘要是:"+byte2hex(digesta));
     //通過某中方式傳給其他人你的信息(myinfo)和摘要(digesta) 對(duì)方可以判斷是否更改或傳輸正常
java.security.MessageDigest algb=java.security.MessageDigest.getInstance("SHA-1");
     algb.update(myinfo.getBytes());
     if (algb.isEqual(digesta,algb.digest())) {
        System.out.println("信息檢查正常");
      }
      else
       {
         System.out.println("摘要不相同");
        }

  }
  catch (java.security.NoSuchAlgorithmException ex) {
    System.out.println("非法摘要算法");
  }

}
public String byte2hex(byte[] b) //二行制轉(zhuǎn)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();
   }

}



2.3. 數(shù)字簽名DSA

對(duì)于一個(gè)用戶來講首先要生成他的密鑰對(duì),并且分別保存
生成一個(gè)KeyPairGenerator實(shí)例
   java.security.KeyPairGenerator  keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
   如果設(shè)定隨機(jī)產(chǎn)生器就用如相代碼初始化
    SecureRandom secrand=new SecureRandom();
    secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化隨機(jī)產(chǎn)生器
    keygen.initialize(512,secrand);     //初始化密鑰生成器
   否則
    keygen.initialize(512);
   生成密鑰公鑰pubkey和私鑰prikey
     KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密鑰組
     PublicKey pubkey=keys.getPublic();
     PrivateKey prikey=keys.getPrivate();
   分別保存在myprikey.dat和mypubkey.dat中,以便下次不在生成
   (生成密鑰對(duì)的時(shí)間比較長
    java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myprikey.dat"));
    out.writeObject(prikey);
    out.close();
    out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
    out.writeObject(pubkey);
    out.close();




用他私人密鑰(prikey)對(duì)他所確認(rèn)的信息(info)進(jìn)行數(shù)字簽名產(chǎn)生一個(gè)簽名數(shù)組
從文件中讀入私人密鑰(prikey)
   java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myprikey.dat"));
   PrivateKey myprikey=(PrivateKey)in.readObject();
   in.close();
   初始一個(gè)Signature對(duì)象,并用私鑰對(duì)信息簽名
    java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
    signet.initSign(myprikey);
    signet.update(myinfo.getBytes());
    byte[] signed=signet.sign();
   把信息和簽名保存在一個(gè)文件中(myinfo.dat)
     java.io.ObjectOutputStream out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("myinfo.dat"));
     out.writeObject(myinfo);
     out.writeObject(signed);
     out.close();
   把他的公鑰的信息及簽名發(fā)給其它用戶




其他用戶用他的公共密鑰(pubkey)和簽名(signed)和信息(info)進(jìn)行驗(yàn)證是否由他簽名的信息
讀入公鑰
java.io.ObjectInputStream in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("mypubkey.dat"));
PublicKey pubkey=(PublicKey)in.readObject();
in.close();

讀入簽名和信息
in=new java.io.ObjectInputStream(new java.io.FileInputStream("myinfo.dat"));
String info=(String)in.readObject();
byte[] signed=(byte[])in.readObject();
in.close();

初始一個(gè)Signature對(duì)象,并用公鑰和簽名進(jìn)行驗(yàn)證
java.security.Signature signetcheck=java.security.Signature.getInstance("DSA");
signetcheck.initVerify(pubkey);
signetcheck.update(info.getBytes());

if (signetcheck.verify(signed)) { System.out.println("簽名正常");}

對(duì)于密鑰的保存本文是用對(duì)象流的方式保存和傳送的,也可可以用編碼的方式保存.注意要
import java.security.spec.*
import java.security.*

具休說明如下

public key是用X.509編碼的,例碼如下:
  byte[] bobEncodedPubKey=mypublic.getEncoded(); //生成編碼
  //傳送二進(jìn)制編碼
  //以下代碼轉(zhuǎn)換編碼為相應(yīng)key對(duì)象
  X509EncodedKeySpec bobPubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(bobEncodedPubKey);
  KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");
  PublicKey bobPubKey = keyFactory.generatePublic(bobPubKeySpec);



對(duì)于Private key是用PKCS#8編碼,例碼如下:
byte[] bPKCS=myprikey.getEncoded();
//傳送二進(jìn)制編碼
//以下代碼轉(zhuǎn)換編碼為相應(yīng)key對(duì)象
PKCS8EncodedKeySpec priPKCS8=new PKCS8EncodedKeySpec(bPKCS);
KeyFactory keyf=KeyFactory.getInstance("DSA");
PrivateKey otherprikey=keyf.generatePrivate(priPKCS8);




常用API
java.security.KeyPairGenerator 密鑰生成器類
public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一個(gè)KeyPairGenerator 對(duì)象
參數(shù): algorithm 算法名.如:"DSA","RSA"

public void initialize(int keysize)


以指定的長度初始化KeyPairGenerator對(duì)象,如果沒有初始化系統(tǒng)以1024長度默認(rèn)設(shè)置


參數(shù):keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數(shù)

public void initialize(int keysize, SecureRandom random)
以指定的長度初始化和隨機(jī)發(fā)生器初始化KeyPairGenerator對(duì)象
參數(shù):keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數(shù)
random 一個(gè)隨機(jī)位的來源(對(duì)于initialize(int keysize)使用了默認(rèn)隨機(jī)器

public abstract KeyPair generateKeyPair()
產(chǎn)生新密鑰對(duì)

java.security.KeyPair 密鑰對(duì)類
public PrivateKey getPrivate()
返回私鑰

public PublicKey getPublic()
返回公鑰

java.security.Signature 簽名類
public static Signature getInstance(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException
返回一個(gè)指定算法的Signature對(duì)象
參數(shù) algorithm 如:"DSA"

public final void initSign(PrivateKey privateKey)
throws InvalidKeyException
用指定的私鑰初始化
參數(shù):privateKey 所進(jìn)行簽名時(shí)用的私鑰

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
添加要簽名的信息

public final byte[] sign()
throws SignatureException
返回簽名的數(shù)組,前提是initSign和update

public final void initVerify(PublicKey publicKey)
throws InvalidKeyException
用指定的公鑰初始化
參數(shù):publicKey 驗(yàn)證時(shí)用的公鑰

public final boolean verify(byte[] signature)
throws SignatureException
驗(yàn)證簽名是否有效,前提是已經(jīng)initVerify初始化
參數(shù): signature 簽名數(shù)組
*/
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()
{

//數(shù)字簽名生成密鑰
//第一步生成密鑰對(duì),如果已經(jīng)生成過,本過程就可以跳過,對(duì)用戶來講myprikey.dat要保存在本地
//而mypubkey.dat給發(fā)布給其它用戶
  if ((new java.io.File("myprikey.dat")).exists()==false) {
      if (generatekey()==false) {
          System.out.println("生成密鑰對(duì)敗");
          return;
         };
       }
//第二步,此用戶
//從文件中讀入私鑰,對(duì)一個(gè)字符串進(jìn)行簽名后保存在一個(gè)文件(myinfo.dat)中
//并且再把myinfo.dat發(fā)送出去
//為了方便數(shù)字簽名也放進(jìn)了myifno.dat文件中,當(dāng)然也可分別發(fā)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="這是我的信息";    //要簽名的信息
//用私鑰對(duì)信息生成數(shù)字簽名
java.security.Signature signet=java.security.Signature.getInstance("DSA");
signet.initSign(myprikey);
signet.update(myinfo.getBytes());
byte[] signed=signet.sign();  //對(duì)信息的數(shù)字簽名
System.out.println("signed(簽名內(nèi)容)="+byte2hex(signed));
//把信息和數(shù)字簽名保存在一個(gè)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("簽名并生成文件成功");
}
catch (java.lang.Exception e) {
   e.printStackTrace();
   System.out.println("簽名并生成文件失敗");
};

//第三步
//其他人通過公共方式得到此戶的公鑰和文件
//其他人用此戶的公鑰,對(duì)文件進(jìn)行檢查,如果成功說明是此用戶發(fā)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("簽名正常");
}
else  System.out.println("非簽名正常");
}
catch (java.lang.Exception e) {e.printStackTrace();};


}

//生成一對(duì)文件myprikey.dat和mypubkey.dat---私鑰和公鑰,
//公鑰要用戶發(fā)送(文件,網(wǎng)絡(luò)等方法)給其它用戶,私鑰保存在本地
public boolean generatekey()
{
   try {
java.security.KeyPairGenerator  keygen=java.security.KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// SecureRandom secrand=new SecureRandom();
// secrand.setSeed("tttt".getBytes()); //初始化隨機(jī)產(chǎn)生器
// keygen.initialize(576,secrand);     //初始化密鑰生成器
keygen.initialize(512);
KeyPair keys=keygen.genKeyPair();
//  KeyPair keys=keygen.generateKeyPair(); //生成密鑰組
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("寫入對(duì)象 prikeys ok");
out=new java.io.ObjectOutputStream(new java.io.FileOutputStream("mypubkey.dat"));
  out.writeObject(pubkey);
  out.close();
  System.out.println("寫入對(duì)象 pubkeys ok");
  System.out.println("生成密鑰對(duì)成功");
  return true;
}
catch (java.lang.Exception e) {
  e.printStackTrace();
  System.out.println("生成密鑰對(duì)失敗");
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對(duì)稱算法
首先生成密鑰,并保存(這里并沒的保存的代碼,可參考DSA中的方法)

KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);

SecretKey deskey = keygen.generateKey();

用密鑰加密明文(myinfo),生成密文(cipherByte)

Cipher c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,deskey);

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

傳送密文和密鑰,本文沒有相應(yīng)代碼可參考DSA

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

用密鑰解密密文

c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);

c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);

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

相對(duì)來說對(duì)稱密鑰的使用是很簡單的,對(duì)于JCE來講支技DES,DESede,Blowfish三種加密術(shù)

對(duì)于密鑰的保存各傳送可使用對(duì)象流或者用二進(jìn)制編碼,相關(guān)參考代碼如下
   SecretKey deskey = keygen.generateKey();
  byte[] desEncode=deskey.getEncoded();
  javax.crypto.spec.SecretKeySpec destmp=new javax.crypto.spec.SecretKeySpec(desEncode,Algorithm);
  SecretKey mydeskey=destmp;



相關(guān)API

KeyGenerator 在DSA中已經(jīng)說明,在添加JCE后在instance進(jìn)可以如下參數(shù)

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



返回一個(gè)指定方法的Cipher對(duì)象

參數(shù):transformation 方法名(可用 DES,DESede,Blowfish)

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

用指定的密鑰和模式初始化Cipher對(duì)象

參數(shù):opmode 方式(ENCRYPT_MODE, DECRYPT_MODE, WRAP_MODE,UNWRAP_MODE)

key 密鑰


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




對(duì)input內(nèi)的串,進(jìn)行編碼處理,返回處理后二進(jìn)制串,是返回解密文還是加解文由init時(shí)的opmode決定

注意:本方法的執(zhí)行前如果有update,是對(duì)updat和本次input全部處理,否則是本inout的內(nèi)容

/*
安全程序 DESede/DES測(cè)試
*/
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就要把它添加進(jìn)去
Security.addProvider(new com.sun.crypto.provider.SunJCE());
String Algorithm="DES"; //定義 加密算法,可用 DES,DESede,Blowfish
String myinfo="要加密的信息";
  try {
  //生成密鑰
  KeyGenerator keygen = KeyGenerator.getInstance(Algorithm);
  SecretKey deskey = keygen.generateKey();

  //加密
  System.out.println("加密前的二進(jìn)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("加密后的二進(jìn)串:"+byte2hex(cipherByte));
//解密
  c1 = Cipher.getInstance(Algorithm);
  c1.init(Cipher.DECRYPT_MODE,deskey);
  byte[] clearByte=c1.doFinal(cipherByte);
  System.out.println("解密后的二進(jìn)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) //二行制轉(zhuǎn)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密鑰一致協(xié)議
公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的 "指數(shù)密鑰一致協(xié)議"(Exponential Key Agreement Protocol),該協(xié)議不要求別的安全性 先決條件,允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一致"的,可以共享的密鑰。在JCE的中實(shí)現(xiàn)用戶alice生成DH類型的密鑰對(duì),如果長度用1024生成的時(shí)間請(qǐng),推薦第一次生成后保存DHParameterSpec,以便下次使用直接初始化.使其速度加快

System.out.println("ALICE: 產(chǎn)生 DH 對(duì) ...");
KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
aliceKpairGen.initialize(512);
KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair();



alice生成公鑰發(fā)送組bob byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();



bob從alice發(fā)送來的公鑰中讀出DH密鑰對(duì)的初始參數(shù)生成bob的DH密鑰對(duì)

注意這一步一定要做,要保證每個(gè)用戶用相同的初始參數(shù)生成的
   DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey)alicePubKey).getParams();
   KeyPairGenerator bobKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
   bobKpairGen.initialize(dhParamSpec);
   KeyPair bobKpair = bobKpairGen.generateKeyPair();



bob根據(jù)alice的公鑰生成本地的DES密鑰
   KeyAgreement bobKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
   bobKeyAgree.init(bobKpair.getPrivate());
   bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
   SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");



bob已經(jīng)生成了他的DES密鑰,他現(xiàn)把他的公鑰發(fā)給alice,
      byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();



alice根據(jù)bob的公鑰生成本地的DES密鑰
       ,,,,,,解碼
   KeyAgreement aliceKeyAgree = KeyAgreement.getInstance("DH");
   aliceKeyAgree.init(aliceKpair.getPrivate());
   aliceKeyAgree.doPhase(bobPubKey, true);
   SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");



bob和alice能過這個(gè)過程就生成了相同的DES密鑰,在這種基礎(chǔ)就可進(jìn)行安全能信

常用API

java.security.KeyPairGenerator 密鑰生成器類
public static KeyPairGenerator getInstance(String algorithm)
throws NoSuchAlgorithmException
以指定的算法返回一個(gè)KeyPairGenerator 對(duì)象
參數(shù): algorithm 算法名.如:原來是DSA,現(xiàn)在添加了 DiffieHellman(DH)

public void initialize(int keysize)
以指定的長度初始化KeyPairGenerator對(duì)象,如果沒有初始化系統(tǒng)以1024長度默認(rèn)設(shè)置
參數(shù):keysize 算法位長.其范圍必須在 512 到 1024 之間，且必須為 64 的倍數(shù)
注意:如果用1024生長的時(shí)間很長,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
以指定參數(shù)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個(gè)KeyFactory
參數(shù): algorithm 算法名:DSH,DH

public final PublicKey generatePublic(KeySpec keySpec)
throws InvalidKeySpecException
根據(jù)指定的key說明,返回一個(gè)PublicKey對(duì)象

java.security.spec.X509EncodedKeySpec
public X509EncodedKeySpec(byte[] encodedKey)
根據(jù)指定的二進(jìn)制編碼的字串生成一個(gè)key的說明
參數(shù):encodedKey 二進(jìn)制編碼的字串(一般能過PublicKey.getEncoded()生成)
javax.crypto.KeyAgreement 密碼一至類

public static final KeyAgreement getInstance(java.lang.String algorithm)
throws java.security.NoSuchAlgorithmException
返回一個(gè)指定算法的KeyAgreement對(duì)象
參數(shù):algorithm 算法名,現(xiàn)在只能是DiffieHellman(DH)

public final void init(java.security.Key key)
throws java.security.InvalidKeyException
用指定的私鑰初始化
參數(shù):key 一個(gè)私鑰

public final java.security.Key doPhase(java.security.Key key,
boolean lastPhase)
throws java.security.InvalidKeyException,
java.lang.IllegalStateException
用指定的公鑰進(jìn)行定位,lastPhase確定這是否是最后一個(gè)公鑰,對(duì)于兩個(gè)用戶的
情況下就可以多次定次,最后確定
參數(shù):key 公鑰
lastPhase 是否最后公鑰

public final SecretKey generateSecret(java.lang.String algorithm)
throws java.lang.IllegalStateException,
java.security.NoSuchAlgorithmException,
java.security.InvalidKeyException
根據(jù)指定的算法生成密鑰
參數(shù):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: 產(chǎn)生 DH 對(duì) ...");
   KeyPairGenerator aliceKpairGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
       aliceKpairGen.initialize(512);
   KeyPair aliceKpair = aliceKpairGen.generateKeyPair(); //生成時(shí)間長

       // 張三(Alice)生成公共密鑰 alicePubKeyEnc 并發(fā)送給李四(Bob) ,
       //比如用文件方式,socket.....
   byte[] alicePubKeyEnc = aliceKpair.getPublic().getEncoded();

      //bob接收到alice的編碼后的公鑰,將其解碼
   KeyFactory bobKeyFac = KeyFactory.getInstance("DH");
   X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec  (alicePubKeyEnc);
   PublicKey alicePubKey = bobKeyFac.generatePublic(x509KeySpec);
       System.out.println("alice公鑰bob解碼成功");
    // bob必須用相同的參數(shù)初始化的他的DH KEY對(duì),所以要從Alice發(fā)給他的公開密鑰,
        //中讀出參數(shù),再用這個(gè)參數(shù)初始化他的 DH key對(duì)

        //從alicePubKye中取alice初始化時(shí)用的參數(shù)
   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 對(duì)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) 生成本地的密鑰 bobDesKey
   bobKeyAgree.doPhase(alicePubKey, true);
   SecretKey bobDesKey = bobKeyAgree.generateSecret("DES");
   System.out.println("BOB: 用alice的公鑰定位本地key,生成本地DES密鑰成功");
       // Bob生成公共密鑰 bobPubKeyEnc 并發(fā)送給Alice,
       //比如用文件方式,socket.....,使其生成本地密鑰
   byte[] bobPubKeyEnc = bobKpair.getPublic().getEncoded();
       System.out.println("BOB向ALICE發(fā)送公鑰");

        // alice接收到 bobPubKeyEnc后生成bobPubKey
        // 再進(jìn)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公鑰并解碼成功");
;
   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);
       // 張三(alice) 生成本地的密鑰 aliceDesKey
   SecretKey aliceDesKey = aliceKeyAgree.generateSecret("DES");
       System.out.println("ALICE: 用bob的公鑰定位本地key,并生成本地DES密鑰");

       if (aliceDesKey.equals(bobDesKey)) System.out.println("張三和李四的密鑰相同");
      //現(xiàn)在張三和李四的本地的deskey是相同的所以,完全可以進(jìn)行發(fā)送加密,接收后解密,達(dá)到
      //安全通道的的目的

       /*
        * bob用bobDesKey密鑰加密信息
        */
   Cipher bobCipher = Cipher.getInstance("DES");
   bobCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, bobDesKey);
       String bobinfo= "這是李四的機(jī)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密鑰解密
        */
   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("解密后與原文信息不同");
   System.out.println("解密后相同");

   }

}



第3章 小結(jié)
在加密術(shù)中生成密鑰對(duì)時(shí)，密鑰對(duì)的當(dāng)然是越長越好，但費(fèi)時(shí)也越多，請(qǐng)從中從實(shí)際出發(fā)選取合適的長度，大部分例碼中的密鑰是每次運(yùn)行就從新生成，在實(shí)際的情況中是生成后在一段時(shí)間保存在文件中，再次運(yùn)行直接從文件中讀入，從而加快速度。當(dāng)然定時(shí)更新和加強(qiáng)密鑰保管的安全性也是必須的。