Java加密技术（八）——数字证书

本篇的主要内容为Java证书体系的实现。

请大家在阅读本篇内容时先阅读Java加密技术（四），预先了解RSA加密算法。

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

1. keytool-genkey-validity36000-aliaswww.zlex.org-keyalgRSA-keystored:\zlex.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.zlex.org
-keyalg指定算法，这里是 RSA
-keystore指定存储位置，这里是 d:\zlex.keystore

在这里我使用的密码为 123456

控制台输出：

Console代码

1. 输入keystore密码：
2. 再次输入新密码:
3. 您的名字与姓氏是什么？
4. [Unknown]：www.zlex.org
5. 您的组织单位名称是什么？
6. [Unknown]：zlex
7. 您的组织名称是什么？
8. [Unknown]：zlex
9. 您所在的城市或区域名称是什么？
10. [Unknown]：BJ
11. 您所在的州或省份名称是什么？
12. [Unknown]：BJ
13. 该单位的两字母国家代码是什么
14. [Unknown]：CN
15. CN=www.zlex.org,OU=zlex,O=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN正确吗？
16. [否]：Y
18. 输入<tomcat>的主密码
19. （如果和keystore密码相同，按回车）：
20. 再次输入新密码:

这时，在D盘下会生成一个zlex.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

1. keytool-export-keystored:\zlex.keystore-aliaswww.zlex.org-filed:\zlex.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

1. 输入keystore密码：
2. 保存在文件中的认证<d:\zlex.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： Coder类见Java加密技术（一）

Java代码

1. importjava.io.FileInputStream;
2. importjava.security.KeyStore;
3. importjava.security.PrivateKey;
4. importjava.security.PublicKey;
5. importjava.security.Signature;
6. importjava.security.cert.Certificate;
7. importjava.security.cert.CertificateFactory;
8. importjava.security.cert.X509Certificate;
9. importjava.util.Date;
11. importjavax.crypto.Cipher;
13. /**
14. *证书组件
15. *
16. *@author梁栋
17. *@version1.0
18. *@since1.0
19. */
20. publicabstractclassCertificateCoderextendsCoder{
23. /**
24. *Java密钥库(JavaKeyStore，JKS)KEY_STORE
25. */
26. publicstaticfinalStringKEY_STORE="JKS";
28. publicstaticfinalStringX509="X.509";
30. /**
31. *由KeyStore获得私钥
32. *
33. *@paramkeyStorePath
34. *@paramalias
35. *@parampassword
36. *@return
37. *@throwsException
38. */
39. privatestaticPrivateKeygetPrivateKey(StringkeyStorePath,Stringalias,
40. Stringpassword)throwsException{
41. KeyStoreks=getKeyStore(keyStorePath,password);
42. PrivateKeykey=(PrivateKey)ks.getKey(alias,password.toCharArray());
43. returnkey;
44. }
46. /**
47. *由Certificate获得公钥
48. *
49. *@paramcertificatePath
50. *@return
51. *@throwsException
52. */
53. privatestaticPublicKeygetPublicKey(StringcertificatePath)
54. throwsException{
55. Certificatecertificate=getCertificate(certificatePath);
56. PublicKeykey=certificate.getPublicKey();
57. returnkey;
58. }
60. /**
61. *获得Certificate
62. *
63. *@paramcertificatePath
64. *@return
65. *@throwsException
66. */
67. privatestaticCertificategetCertificate(StringcertificatePath)
68. throwsException{
69. CertificateFactorycertificateFactory=CertificateFactory
70. .getInstance(X509);
71. FileInputStreamin=newFileInputStream(certificatePath);
73. Certificatecertificate=certificateFactory.generateCertificate(in);
74. in.close();
76. returncertificate;
77. }
79. /**
80. *获得Certificate
81. *
82. *@paramkeyStorePath
83. *@paramalias
84. *@parampassword
85. *@return
86. *@throwsException
87. */
88. privatestaticCertificategetCertificate(StringkeyStorePath,
89. Stringalias,Stringpassword)throwsException{
90. KeyStoreks=getKeyStore(keyStorePath,password);
91. Certificatecertificate=ks.getCertificate(alias);
93. returncertificate;
94. }
96. /**
97. *获得KeyStore
98. *
99. *@paramkeyStorePath
100. *@parampassword
101. *@return
102. *@throwsException
103. */
104. privatestaticKeyStoregetKeyStore(StringkeyStorePath,Stringpassword)
105. throwsException{
106. FileInputStreamis=newFileInputStream(keyStorePath);
107. KeyStoreks=KeyStore.getInstance(KEY_STORE);
108. ks.load(is,password.toCharArray());
109. is.close();
110. returnks;
111. }
113. /**
114. *私钥加密
115. *
116. *@paramdata
117. *@paramkeyStorePath
118. *@paramalias
119. *@parampassword
120. *@return
121. *@throwsException
122. */
123. publicstaticbyte[]encryptByPrivateKey(byte[]data,StringkeyStorePath,
124. Stringalias,Stringpassword)throwsException{
125. //取得私钥
126. PrivateKeyprivateKey=getPrivateKey(keyStorePath,alias,password);
128. //对数据加密
129. Ciphercipher=Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
130. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
132. returncipher.doFinal(data);
134. }
136. /**
137. *私钥解密
138. *
139. *@paramdata
140. *@paramkeyStorePath
141. *@paramalias
142. *@parampassword
143. *@return
144. *@throwsException
145. */
146. publicstaticbyte[]decryptByPrivateKey(byte[]data,StringkeyStorePath,
147. Stringalias,Stringpassword)throwsException{
148. //取得私钥
149. PrivateKeyprivateKey=getPrivateKey(keyStorePath,alias,password);
151. //对数据加密
152. Ciphercipher=Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
153. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);
155. returncipher.doFinal(data);
157. }
159. /**
160. *公钥加密
161. *
162. *@paramdata
163. *@paramcertificatePath
164. *@return
165. *@throwsException
166. */
167. publicstaticbyte[]encryptByPublicKey(byte[]data,StringcertificatePath)
168. throwsException{
170. //取得公钥
171. PublicKeypublicKey=getPublicKey(certificatePath);
172. //对数据加密
173. Ciphercipher=Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
174. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey);
176. returncipher.doFinal(data);
178. }
180. /**
181. *公钥解密
182. *
183. *@paramdata
184. *@paramcertificatePath
185. *@return
186. *@throwsException
187. */
188. publicstaticbyte[]decryptByPublicKey(byte[]data,StringcertificatePath)
189. throwsException{
190. //取得公钥
191. PublicKeypublicKey=getPublicKey(certificatePath);
193. //对数据加密
194. Ciphercipher=Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
195. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
197. returncipher.doFinal(data);
199. }
201. /**
202. *验证Certificate
203. *
204. *@paramcertificatePath
205. *@return
206. */
207. publicstaticbooleanverifyCertificate(StringcertificatePath){
208. returnverifyCertificate(newDate(),certificatePath);
209. }
211. /**
212. *验证Certificate是否过期或无效
213. *
214. *@paramdate
215. *@paramcertificatePath
216. *@return
217. */
218. publicstaticbooleanverifyCertificate(Datedate,StringcertificatePath){
219. booleanstatus=true;
220. try{
221. //取得证书
222. Certificatecertificate=getCertificate(certificatePath);
223. //验证证书是否过期或无效
224. status=verifyCertificate(date,certificate);
225. }catch(Exceptione){
226. status=false;
227. }
228. returnstatus;
229. }
231. /**
232. *验证证书是否过期或无效
233. *
234. *@paramdate
235. *@paramcertificate
236. *@return
237. */
238. privatestaticbooleanverifyCertificate(Datedate,Certificatecertificate){
239. booleanstatus=true;
240. try{
241. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)certificate;
242. x509Certificate.checkValidity(date);
243. }catch(Exceptione){
244. status=false;
245. }
246. returnstatus;
247. }
249. /**
250. *签名
251. *
252. *@paramkeyStorePath
253. *@paramalias
254. *@parampassword
255. *
256. *@return
257. *@throwsException
258. */
259. publicstaticStringsign(byte[]sign,StringkeyStorePath,Stringalias,
260. Stringpassword)throwsException{
261. //获得证书
262. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)getCertificate(
263. keyStorePath,alias,password);
264. //获取私钥
265. KeyStoreks=getKeyStore(keyStorePath,password);
266. //取得私钥
267. PrivateKeyprivateKey=(PrivateKey)ks.getKey(alias,password
268. .toCharArray());
270. //构建签名
271. Signaturesignature=Signature.getInstance(x509Certificate
272. .getSigAlgName());
273. signature.initSign(privateKey);
274. signature.update(sign);
275. returnencryptBASE64(signature.sign());
276. }
278. /**
279. *验证签名
280. *
281. *@paramdata
282. *@paramsign
283. *@paramcertificatePath
284. *@return
285. *@throwsException
286. */
287. publicstaticbooleanverify(byte[]data,Stringsign,
288. StringcertificatePath)throwsException{
289. //获得证书
290. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)getCertificate(certificatePath);
291. //获得公钥
292. PublicKeypublicKey=x509Certificate.getPublicKey();
293. //构建签名
294. Signaturesignature=Signature.getInstance(x509Certificate
295. .getSigAlgName());
296. signature.initVerify(publicKey);
297. signature.update(data);
299. returnsignature.verify(decryptBASE64(sign));
301. }
303. /**
304. *验证Certificate
305. *
306. *@paramkeyStorePath
307. *@paramalias
308. *@parampassword
309. *@return
310. */
311. publicstaticbooleanverifyCertificate(Datedate,StringkeyStorePath,
312. Stringalias,Stringpassword){
313. booleanstatus=true;
314. try{
315. Certificatecertificate=getCertificate(keyStorePath,alias,
316. password);
317. status=verifyCertificate(date,certificate);
318. }catch(Exceptione){
319. status=false;
320. }
321. returnstatus;
322. }
324. /**
325. *验证Certificate
326. *
327. *@paramkeyStorePath
328. *@paramalias
329. *@parampassword
330. *@return
331. */
332. publicstaticbooleanverifyCertificate(StringkeyStorePath,Stringalias,
333. Stringpassword){
334. returnverifyCertificate(newDate(),keyStorePath,alias,password);
335. }
336. }

再给出一个测试类：

Java代码

1. importstaticorg.junit.Assert.*;
3. importorg.junit.Test;
5. /**
6. *
7. *@author梁栋
8. *@version1.0
9. *@since1.0
10. */
11. publicclassCertificateCoderTest{
12. privateStringpassword="123456";
13. privateStringalias="www.zlex.org";
14. privateStringcertificatePath="d:/zlex.cer";
15. privateStringkeyStorePath="d:/zlex.keystore";
17. @Test
18. publicvoidtest()throwsException{
19. System.err.println("公钥加密——私钥解密");
20. StringinputStr="Ceritifcate";
21. byte[]data=inputStr.getBytes();
23. byte[]encrypt=CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,
24. certificatePath);
26. byte[]decrypt=CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,
27. keyStorePath,alias,password);
28. StringoutputStr=newString(decrypt);
30. System.err.println("加密前:"+inputStr+"\n\r"+"解密后:"+outputStr);
32. //验证数据一致
33. assertArrayEquals(data,decrypt);
35. //验证证书有效
36. assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));
38. }
40. @Test
41. publicvoidtestSign()throwsException{
42. System.err.println("私钥加密——公钥解密");
44. StringinputStr="sign";
45. byte[]data=inputStr.getBytes();
47. byte[]encodedData=CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,
48. keyStorePath,alias,password);
50. byte[]decodedData=CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,
51. certificatePath);
53. StringoutputStr=newString(decodedData);
54. System.err.println("加密前:"+inputStr+"\n\r"+"解密后:"+outputStr);
55. assertEquals(inputStr,outputStr);
57. System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");
58. //产生签名
59. Stringsign=CertificateCoder.sign(encodedData,keyStorePath,alias,
60. password);
61. System.err.println("签名:\r"+sign);
63. //验证签名
64. booleanstatus=CertificateCoder.verify(encodedData,sign,
65. certificatePath);
66. System.err.println("状态:\r"+status);
67. assertTrue(status);
69. }
70. }

控制台输出：

Console代码

1. 公钥加密——私钥解密
2. 加密前:Ceritificate
4. 解密后:Ceritificate
6. 私钥加密——公钥解密
7. 加密前:sign
9. 解密后:sign
10. 私钥签名——公钥验证签名
11. 签名:
12. pqBn5m6PJlfOjH0A6U2o2mUmBsfgyEY1NWCbiyA/I5Gc3gaVNVIdj/zkGNZRqTjhf3+J9a9z9EI7
13. 6F2eWYd7punHx5oh6hfNgcKbVb52EfItl4QEN+djbXiPynn07+Lbg1NOjULnpEd6ZhLP1YwrEAuM
14. OfvX0e7/wplxLbySaKQ=
16. 状态:
17. 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

1. jarsigner-storetypejks-keystorezlex.keystore-verbosetools.jarwww.zlex.org

控制台输出：

Console代码

1. 输入密钥库的口令短语：
2. 正在更新：META-INF/WWW_ZLEX.SF
3. 正在更新：META-INF/WWW_ZLEX.RSA
4. 正在签名：org/zlex/security/Security.class
5. 正在签名：org/zlex/tool/Main$1.class
6. 正在签名：org/zlex/tool/Main$2.class
7. 正在签名：org/zlex/tool/Main.class
9. 警告：
10. 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

1. jarsigner-verify-verbose-certstools.jar

控制台输出：

Console代码

1. 402SatJun2016:25:14CST2009META-INF/MANIFEST.MF
2. 532SatJun2016:25:14CST2009META-INF/WWW_ZLEX.SF
3. 889SatJun2016:25:14CST2009META-INF/WWW_ZLEX.RSA
4. sm590WedDec1013:03:42CST2008org/zlex/security/Security.class
6. X.509,CN=www.zlex.org,OU=zlex,O=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN
7. [证书将在09-9-18下午3:27到期]
9. sm705TueDec1618:00:56CST2008org/zlex/tool/Main$1.class
11. X.509,CN=www.zlex.org,OU=zlex,O=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN
12. [证书将在09-9-18下午3:27到期]
14. sm779TueDec1618:00:56CST2008org/zlex/tool/Main$2.class
16. X.509,CN=www.zlex.org,OU=zlex,O=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN
17. [证书将在09-9-18下午3:27到期]
19. sm12672TueDec1618:00:56CST2008org/zlex/tool/Main.class
21. X.509,CN=www.zlex.org,OU=zlex,O=zlex,L=BJ,ST=BJ,C=CN
22. [证书将在09-9-18下午3:27到期]
25. s=已验证签名
26. m=在清单中列出条目
27. k=在密钥库中至少找到了一个证书
28. i=在身份作用域内至少找到了一个证书
30. jar已验证。
32. 警告：
33. 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。