Java加密技术之 Java证书体系的实现（一）

Kao 发布于 2015年9月11日

在构建Java代码实现前，我们需要完成证书的制作。
1.生成keyStroe文件
在命令行下执行以下命令：
Shell代码

keytool -genkey -validity 36000 -alias www.13com.org -keyalg RSA -keystore d:13com.keystore

其中
-genkey表示生成密钥
-validity指定证书有效期，这里是36000天
-alias指定别名，这里是www.13com.org
-keyalg指定算法，这里是RSA
-keystore指定存储位置，这里是d:13com.keystore

在这里我使用的密码为 123456

控制台输出：
Console代码收藏代码
输入keystore密码：
再次输入新密码:
您的名字与姓氏是什么？
[Unknown]： www.13com.org
您的组织单位名称是什么？
[Unknown]： 13com
您的组织名称是什么？
[Unknown]： 13com
您所在的城市或区域名称是什么？
[Unknown]： BJ
您所在的州或省份名称是什么？
[Unknown]： BJ
该单位的两字母国家代码是什么
[Unknown]： CN
CN=www.13com.org, OU=13com, O=13com, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？
[否]： Y

输入<tomcat>的主密码
（如果和 keystore 密码相同，按回车）：
再次输入新密码:

这时，在D盘下会生成一个13com.keystore的文件。

2.生成自签名证书
光有keyStore文件是不够的，还需要证书文件，证书才是直接提供给外界使用的公钥凭证。
导出证书：
Shell代码收藏代码
keytool -export -keystore d:13com.keystore -alias www.13com.org -file d:13com.cer -rfc
其中
-export指定为导出操作
-keystore指定keystore文件
-alias指定导出keystore文件中的别名
-file指向导出路径
-rfc以文本格式输出，也就是以BASE64编码输出
这里的密码是 123456

控制台输出：
Console代码收藏代码
输入keystore密码：
保存在文件中的认证 <d:13com.cer>
当然，使用方是需要导入证书的！
可以通过自签名证书完成CAS单点登录系统的构建！

Ok，准备工作完成，开始Java实现！

通过java代码实现如下：
Java代码

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; 
import java.util.Date;
import javax.crypto.Cipher;
/** 
* 证书组件 
*/ 
public abstract class CertificateCoder extends Coder {

/** 
* Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE 
*/ 
public static final String KEY_STORE = "JKS";
public static final String X509 = "X.509";
/** 
* 由KeyStore获得私钥 
* 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, 
String password) throws Exception { 
KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password); 
PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray()); 
return key; 
}
/** 
* 由Certificate获得公钥 
* 
* @param certificatePath 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath) 
throws Exception { 
Certificate certificate = getCertificate(certificatePath); 
PublicKey key = certificate.getPublicKey(); 
return key; 
}
/** 
* 获得Certificate 
* 
* @param certificatePath 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
private static Certificate getCertificate(String certificatePath) 
throws Exception { 
CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory 
.getInstance(X509); 
FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);
Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in); 
in.close();
return certificate; 
}
/** 
* 获得Certificate 
* 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
private static Certificate getCertificate(String keyStorePath, 
String alias, String password) throws Exception { 
KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password); 
Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);
return certificate; 
}
/** 
* 获得KeyStore 
* 
* @param keyStorePath 
* @param password 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password) 
throws Exception { 
FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath); 
KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE); 
ks.load(is, password.toCharArray()); 
is.close(); 
return ks; 
}
/** 
* 私钥加密 
* 
* @param data 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath, 
String alias, String password) throws Exception { 
// 取得私钥 
PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
// 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 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath, 
String alias, String password) throws Exception { 
// 取得私钥 
PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
// 对数据加密 
Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm()); 
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/** 
* 公钥加密 
* 
* @param data 
* @param certificatePath 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath) 
throws Exception {
// 取得公钥 
PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath); 
// 对数据加密 
Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm()); 
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/** 
* 公钥解密 
* 
* @param data 
* @param certificatePath 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath) 
throws Exception { 
// 取得公钥 
PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);
// 对数据加密 
Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm()); 
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
return cipher.doFinal(data);
}
/** 
* 验证Certificate 
* 
* @param certificatePath 
* @return 
*/ 
public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) { 
return verifyCertificate(new Date(), certificatePath); 
}
/** 
* 验证Certificate是否过期或无效 
* 
* @param date 
* @param certificatePath 
* @return 
*/ 
public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) { 
boolean status = true; 
try { 
// 取得证书 
Certificate certificate = getCertificate(certificatePath); 
// 验证证书是否过期或无效 
status = verifyCertificate(date, certificate); 
} catch (Exception e) { 
status = false; 
} 
return status; 
}
/** 
* 验证证书是否过期或无效 
* 
* @param date 
* @param certificate 
* @return 
*/ 
private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) { 
boolean status = true; 
try { 
X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate; 
x509Certificate.checkValidity(date); 
} catch (Exception e) { 
status = false; 
} 
return status; 
}
/** 
* 签名 
* 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static String sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias, 
String password) throws Exception { 
// 获得证书 
X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate( 
keyStorePath, alias, password); 
// 获取私钥 
KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, password); 
// 取得私钥 
PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password 
.toCharArray());
// 构建签名 
Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate 
.getSigAlgName()); 
signature.initSign(privateKey); 
signature.update(sign); 
return encryptBASE64(signature.sign()); 
}
/** 
* 验证签名 
* 
* @param data 
* @param sign 
* @param certificatePath 
* @return 
* @throws Exception 
*/ 
public static boolean verify(byte[] data, String sign, 
String certificatePath) throws Exception { 
// 获得证书 
X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath); 
// 获得公钥 
PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey(); 
// 构建签名 
Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate 
.getSigAlgName()); 
signature.initVerify(publicKey); 
signature.update(data);
return signature.verify(decryptBASE64(sign));
}
/** 
* 验证Certificate 
* 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
*/ 
public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath, 
String alias, String password) { 
boolean status = true; 
try { 
Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias, 
password); 
status = verifyCertificate(date, certificate); 
} catch (Exception e) { 
status = false; 
} 
return status; 
}
/** 
* 验证Certificate 
* 
* @param keyStorePath 
* @param alias 
* @param password 
* @return 
*/ 
public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias, 
String password) { 
return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password); 
} 
}

再给出一个测试类：
Java代码

import static org.junit.Assert.*;
import org.junit.Test;
public class CertificateCoderTest { 
private String password = "123456"; 
private String alias = "www.13com.org"; 
private String certificatePath = "d:/13com.cer"; 
private String keyStorePath = "d:/13com.keystore";
@Test 
public void test() throws Exception { 
System.err.println("公钥加密——私钥解密"); 
String inputStr = "Ceritifcate"; 
byte[] data = inputStr.getBytes();
byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data, 
certificatePath);
byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt, 
keyStorePath, alias, password); 
String outputStr = new String(decrypt);
System.err.println("加密前: " + inputStr + "nr" + "解密后: " + outputStr);
// 验证数据一致 
assertArrayEquals(data, decrypt);
// 验证证书有效 
assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));
}
@Test 
public void testSign() throws Exception { 
System.err.println("私钥加密——公钥解密");
String inputStr = "sign"; 
byte[] data = inputStr.getBytes();
byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data, 
keyStorePath, alias, password);
byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData, 
certificatePath);
String outputStr = new String(decodedData); 
System.err.println("加密前: " + inputStr + "nr" + "解密后: " + outputStr); 
assertEquals(inputStr, outputStr);
System.err.println("私钥签名——公钥验证签名"); 
// 产生签名 
String sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias, 
password); 
System.err.println("签名:r" + sign);
// 验证签名 
boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign, 
certificatePath); 
System.err.println("状态:r" + status); 
assertTrue(status);
} 
}

控制台输出：
Console代码
公钥加密——私钥解密
加密前: Ceritificate

解密后: Ceritificate

私钥加密——公钥解密
加密前: sign

解密后: sign
私钥签名——公钥验证签名
签名:

pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7
6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM
OfvX0e7/wplxLbySaKQ=

状态:
true
由此完成了证书验证体系！

同样，我们可以对代码做签名——代码签名！
通过工具JarSigner可以完成代码签名。
这里我们对tools.jar做代码签名，命令如下：
Shell代码

jarsigner -storetype jks -keystore 13com.keystore -verbose tools.jar www.13com.org

控制台输出：
Console代码收藏代码
输入密钥库的口令短语：
正在更新： META-INF/WWW_13com.SF
正在更新： META-INF/WWW_13com.RSA
正在签名： org/13com/security/Security.class
正在签名： org/13com/tool/Main$1.class
正在签名： org/13com/tool/Main$2.class
正在签名： org/13com/tool/Main.class

警告：
签名者证书将在六个月内过期。
此时，我们可以对签名后的jar做验证！
验证tools.jar，命令如下：
Shell代码

jarsigner -verify -verbose -certs tools.jar

控制台输出：
Console代码
402 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/MANIFEST.MF
532 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_13com.SF
889 Sat Jun 20 16:25:14 CST 2009 META-INF/WWW_13com.RSA
sm 590 Wed Dec 10 13:03:42 CST 2008 org/13com/security/Security.class

X.509, CN=www.13com.org, OU=13com, O=13com, L=BJ, ST=BJ, C=CN
[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 705 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/13com/tool/Main$1.class

X.509, CN=www.13com.org, OU=13com, O=13com, L=BJ, ST=BJ, C=CN
[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 779 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/13com/tool/Main$2.class

X.509, CN=www.13com.org, OU=13com, O=13com, L=BJ, ST=BJ, C=CN
[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]

sm 12672 Tue Dec 16 18:00:56 CST 2008 org/13com/tool/Main.class

X.509, CN=www.13com.org, OU=13com, O=13com, L=BJ, ST=BJ, C=CN
[证书将在 09-9-18 下午3:27 到期]
s = 已验证签名
m = 在清单中列出条目
k = 在密钥库中至少找到了一个证书
i = 在身份作用域内至少找到了一个证书

jar 已验证。

警告：
此 jar 包含签名者证书将在六个月内过期的条目。
代码签名认证的用途主要是对发布的软件做验证，支持 Sun Java .jar (Java Applet) 文件(J2SE)和 J2ME MIDlet Suite 文件。

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