Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

今天来点实际工作中的硬通货！

与计费系统打交道，少不了用到加密/解密实现。为了安全起见，通过非对称加密交换对称加密密钥更是不可或缺。那么需要通过什么载体传递非对称算法公钥/私钥信息？数字证书是公钥的载体，而密钥库可以包含公钥、私钥信息。
JKS和 PKCS#12都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者，搞Java开发，尤其是接触过HTTPS平台的朋友，并不陌生。 JKS文件（通常为*.jks或*.keystore，扩展名无关）可以通过Java原生工具——KeyTool生成；而后者 PKCS#12文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件），则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。
当然，这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的！当然，这种转换需要通过KeyTool工具进行！
回归正题，计费同事遇到一个难题：合作方交给他们一个*.pfx文件，需要他们从中提取密钥，然后进行加密交互。其实，通过Java直接操作密钥库文件（或个人信息交换文件）对于一般Java开发人员来说，这都是个冷门。不接触数字安全，根本不知所云。况且，Java原生的密钥库文件格式为JKS，如何操作*.pfx文件？密钥库操作需要获知密钥库别名，*.pfx别名是什么？！接下来就解决这些问题！

方案：

1. 通过keytool密钥库导入命令importkeystore，将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
2. 检索新生成的密钥库文件，提取别名信息。
3. 由密钥库文件导出数字证书（这里将用到别名）。
4. 通过代码提取公钥/私钥、签名算法等

先看格式转换：

Cmd代码

1. echo格式转换
2. keytool-importkeystore-v-srckeystorezlex.pfx-srcstoretypepkcs12-srcstorepass123456-destkeystorezlex.keystore-deststoretypejks-deststorepass123456

-importkeystore导入密钥库，通过格式设定，我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。
-v显示详情
-srckeystore源密钥库，这里是zlex.pfx
-srcstoretype源密钥库格式，这里为pkcs12
-srcstorepass源密钥库密码，这里为123456
-destkeystore目标密钥库，这里为zlex.keystore
-deststoretype目标密钥库格式，这里为jks，默认值也如此
-deststorepass目标密钥库密码，这里为123456
通过这个操作，我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。

这时，我们已经获得了密钥库文件，只要确定对应的别名信息，就可以提取公钥/私钥，以及数字证书，进行加密交互了！

Cmd代码

1. echo查看证书
2. keytool-list-keystorezlex.keystore-storepass123456-v

-list列举密钥库
-keystore密钥库，这里是zlex.keystore
-storepass密钥库密码，这里是123456
-v显示详情

这里需要细致观察一下别名信息！！！就是红框中的数字1！！！


现在，我们把证书导出！

Cmd代码

1. echo导出证书
2. keytool-exportcert-alias1-keystorezlex.keystore-filezlex.crt-storepass123456

-exportcert导出证书
-alias别名，这里是1
-keystore密钥库，这里是zlex.keystore
-file证书文件，这里是zlex.crt
-storepass密钥库密码，这里是123456

现在证书也导出了，我们可以提取公钥/私钥，进行加密/解密，签名/验证操作了！当然，即便没有证书，我们也能够通过密钥库（JKS格式）文件获得证书，以及公钥/私钥、签名算法等。
补充代码， 其实就是对 Java加密技术（八）的修改！

Java代码

1. /**
2. *2010-8-11
3. */
5. importjava.io.FileInputStream;
6. importjava.security.KeyStore;
7. importjava.security.PrivateKey;
8. importjava.security.PublicKey;
9. importjava.security.Signature;
10. importjava.security.cert.Certificate;
11. importjava.security.cert.CertificateFactory;
12. importjava.security.cert.X509Certificate;
13. importjava.util.Date;
15. importjavax.crypto.Cipher;
17. /**
18. *证书操作类
19. *
20. *@author<ahref="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>
21. *@since1.0
22. */
23. publicclassCertificateCoder{
24. /**
25. *Java密钥库(JavaKeyStore，JKS)KEY_STORE
26. */
27. publicstaticfinalStringKEY_STORE="JKS";
29. publicstaticfinalStringX509="X.509";
31. /**
32. *由KeyStore获得私钥
33. *
34. *@paramkeyStorePath
35. *@paramkeyStorePassword
36. *@paramalias
37. *@paramaliasPassword
38. *@return
39. *@throwsException
40. */
41. privatestaticPrivateKeygetPrivateKey(StringkeyStorePath,
42. StringkeyStorePassword,Stringalias,StringaliasPassword)
43. throwsException{
44. KeyStoreks=getKeyStore(keyStorePath,keyStorePassword);
45. PrivateKeykey=(PrivateKey)ks.getKey(alias,
46. aliasPassword.toCharArray());
47. returnkey;
48. }
50. /**
51. *由Certificate获得公钥
52. *
53. *@paramcertificatePath
54. *@return
55. *@throwsException
56. */
57. privatestaticPublicKeygetPublicKey(StringcertificatePath)
58. throwsException{
59. Certificatecertificate=getCertificate(certificatePath);
60. PublicKeykey=certificate.getPublicKey();
61. returnkey;
62. }
64. /**
65. *获得Certificate
66. *
67. *@paramcertificatePath
68. *@return
69. *@throwsException
70. */
71. privatestaticCertificategetCertificate(StringcertificatePath)
72. throwsException{
73. CertificateFactorycertificateFactory=CertificateFactory
74. .getInstance(X509);
75. FileInputStreamin=newFileInputStream(certificatePath);
77. Certificatecertificate=certificateFactory.generateCertificate(in);
78. in.close();
80. returncertificate;
81. }
83. /**
84. *获得Certificate
85. *
86. *@paramkeyStorePath
87. *@paramkeyStorePassword
88. *@paramalias
89. *@return
90. *@throwsException
91. */
92. privatestaticCertificategetCertificate(StringkeyStorePath,
93. StringkeyStorePassword,Stringalias)throwsException{
94. KeyStoreks=getKeyStore(keyStorePath,keyStorePassword);
95. Certificatecertificate=ks.getCertificate(alias);
97. returncertificate;
98. }
100. /**
101. *获得KeyStore
102. *
103. *@paramkeyStorePath
104. *@parampassword
105. *@return
106. *@throwsException
107. */
108. privatestaticKeyStoregetKeyStore(StringkeyStorePath,Stringpassword)
109. throwsException{
110. FileInputStreamis=newFileInputStream(keyStorePath);
111. KeyStoreks=KeyStore.getInstance(KEY_STORE);
112. ks.load(is,password.toCharArray());
113. is.close();
114. returnks;
115. }
117. /**
118. *私钥加密
119. *
120. *@paramdata
121. *@paramkeyStorePath
122. *@paramkeyStorePassword
123. *@paramalias
124. *@paramaliasPassword
125. *@return
126. *@throwsException
127. */
128. publicstaticbyte[]encryptByPrivateKey(byte[]data,StringkeyStorePath,
129. StringkeyStorePassword,Stringalias,StringaliasPassword)
130. throwsException{
131. //取得私钥
132. PrivateKeyprivateKey=getPrivateKey(keyStorePath,keyStorePassword,
133. alias,aliasPassword);
135. //对数据加密
136. Ciphercipher=Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
137. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,privateKey);
139. returncipher.doFinal(data);
141. }
143. /**
144. *私钥解密
145. *
146. *@paramdata
147. *@paramkeyStorePath
148. *@paramalias
149. *@paramkeyStorePassword
150. *@paramaliasPassword
151. *@return
152. *@throwsException
153. */
154. publicstaticbyte[]decryptByPrivateKey(byte[]data,StringkeyStorePath,
155. Stringalias,StringkeyStorePassword,StringaliasPassword)
156. throwsException{
157. //取得私钥
158. PrivateKeyprivateKey=getPrivateKey(keyStorePath,keyStorePassword,
159. alias,aliasPassword);
161. //对数据加密
162. Ciphercipher=Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
163. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);
165. returncipher.doFinal(data);
167. }
169. /**
170. *公钥加密
171. *
172. *@paramdata
173. *@paramcertificatePath
174. *@return
175. *@throwsException
176. */
177. publicstaticbyte[]encryptByPublicKey(byte[]data,StringcertificatePath)
178. throwsException{
180. //取得公钥
181. PublicKeypublicKey=getPublicKey(certificatePath);
182. //对数据加密
183. Ciphercipher=Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
184. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey);
186. returncipher.doFinal(data);
188. }
190. /**
191. *公钥解密
192. *
193. *@paramdata
194. *@paramcertificatePath
195. *@return
196. *@throwsException
197. */
198. publicstaticbyte[]decryptByPublicKey(byte[]data,StringcertificatePath)
199. throwsException{
200. //取得公钥
201. PublicKeypublicKey=getPublicKey(certificatePath);
203. //对数据加密
204. Ciphercipher=Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());
205. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,publicKey);
207. returncipher.doFinal(data);
209. }
211. /**
212. *验证Certificate
213. *
214. *@paramcertificatePath
215. *@return
216. */
217. publicstaticbooleanverifyCertificate(StringcertificatePath){
218. returnverifyCertificate(newDate(),certificatePath);
219. }
221. /**
222. *验证Certificate是否过期或无效
223. *
224. *@paramdate
225. *@paramcertificatePath
226. *@return
227. */
228. publicstaticbooleanverifyCertificate(Datedate,StringcertificatePath){
229. booleanstatus=true;
230. try{
231. //取得证书
232. Certificatecertificate=getCertificate(certificatePath);
233. //验证证书是否过期或无效
234. status=verifyCertificate(date,certificate);
235. }catch(Exceptione){
236. status=false;
237. }
238. returnstatus;
239. }
241. /**
242. *验证证书是否过期或无效
243. *
244. *@paramdate
245. *@paramcertificate
246. *@return
247. */
248. privatestaticbooleanverifyCertificate(Datedate,Certificatecertificate){
249. booleanstatus=true;
250. try{
251. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)certificate;
252. x509Certificate.checkValidity(date);
253. }catch(Exceptione){
254. status=false;
255. }
256. returnstatus;
257. }
259. /**
260. *签名
261. *
262. *@paramkeyStorePath
263. *@paramalias
264. *@paramkeyStorePassword
265. *@paramaliasPassword
266. *@return
267. *@throwsException
268. */
269. publicstaticbyte[]sign(byte[]sign,StringkeyStorePath,Stringalias,
270. StringkeyStorePassword,StringaliasPassword)throwsException{
271. //获得证书
272. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)getCertificate(
273. keyStorePath,keyStorePassword,alias);
275. //取得私钥
276. PrivateKeyprivateKey=getPrivateKey(keyStorePath,keyStorePassword,
277. alias,aliasPassword);
279. //构建签名
280. Signaturesignature=Signature.getInstance(x509Certificate
281. .getSigAlgName());
282. signature.initSign(privateKey);
283. signature.update(sign);
284. returnsignature.sign();
285. }
287. /**
288. *验证签名
289. *
290. *@paramdata
291. *@paramsign
292. *@paramcertificatePath
293. *@return
294. *@throwsException
295. */
296. publicstaticbooleanverify(byte[]data,byte[]sign,
297. StringcertificatePath)throwsException{
298. //获得证书
299. X509Certificatex509Certificate=(X509Certificate)getCertificate(certificatePath);
300. //获得公钥
301. PublicKeypublicKey=x509Certificate.getPublicKey();
302. //构建签名
303. Signaturesignature=Signature.getInstance(x509Certificate
304. .getSigAlgName());
305. signature.initVerify(publicKey);
306. signature.update(data);
308. returnsignature.verify(sign);
310. }
312. /**
313. *验证Certificate
314. *
315. *@paramkeyStorePath
316. *@paramkeyStorePassword
317. *@paramalias
318. *@return
319. */
320. publicstaticbooleanverifyCertificate(Datedate,StringkeyStorePath,
321. StringkeyStorePassword,Stringalias){
322. booleanstatus=true;
323. try{
324. Certificatecertificate=getCertificate(keyStorePath,
325. keyStorePassword,alias);
326. status=verifyCertificate(date,certificate);
327. }catch(Exceptione){
328. status=false;
329. }
330. returnstatus;
331. }
333. /**
334. *验证Certificate
335. *
336. *@paramkeyStorePath
337. *@paramkeyStorePassword
338. *@paramalias
339. *@return
340. */
341. publicstaticbooleanverifyCertificate(StringkeyStorePath,
342. StringkeyStorePassword,Stringalias){
343. returnverifyCertificate(newDate(),keyStorePath,keyStorePassword,
344. alias);
345. }
346. }

相信上述代码已经帮朋友们解决了相当多的问题！
给出测试类：

Java代码

1. importstaticorg.junit.Assert.*;
3. importjava.util.Date;
5. importorg.apache.commons.codec.binary.Hex;
6. importorg.junit.Test;
8. /**
9. *证书操作验证类
10. *
11. *@author<ahref="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>
12. *@version1.0
13. *@since1.0
14. */
15. publicclassCertificateCoderTest{
16. privateStringcertificatePath="zlex.crt";
17. privateStringkeyStorePath="zlex.keystore";
18. privateStringkeyStorePassword="123456";
19. privateStringaliasPassword="123456";
20. privateStringalias="1";
22. @Test
23. publicvoidtest()throwsException{
24. System.err.println("公钥加密——私钥解密");
25. StringinputStr="Ceritifcate";
26. byte[]data=inputStr.getBytes();
28. byte[]encrypt=CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,
29. certificatePath);
31. byte[]decrypt=CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,
32. keyStorePath,alias,keyStorePassword,aliasPassword);
33. StringoutputStr=newString(decrypt);
35. System.err.println("加密前:"+inputStr+"\n\r"+"解密后:"+outputStr);
37. //验证数据一致
38. assertArrayEquals(data,decrypt);
40. //验证证书有效
41. assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));
43. }
45. @Test
46. publicvoidtestSign()throwsException{
47. System.err.println("私钥加密——公钥解密");
49. StringinputStr="sign";
50. byte[]data=inputStr.getBytes();
52. byte[]encodedData=CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,
53. keyStorePath,keyStorePassword,alias,aliasPassword);
55. byte[]decodedData=CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,
56. certificatePath);
58. StringoutputStr=newString(decodedData);
59. System.err.println("加密前:"+inputStr+"\n\r"+"解密后:"+outputStr);
60. assertEquals(inputStr,outputStr);
62. System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");
63. //产生签名
64. byte[]sign=CertificateCoder.sign(encodedData,keyStorePath,alias,
65. keyStorePassword,aliasPassword);
66. System.err.println("签名:\r"+Hex.encodeHexString(sign));
68. //验证签名
69. booleanstatus=CertificateCoder.verify(encodedData,sign,
70. certificatePath);
71. System.err.println("状态:\r"+status);
72. assertTrue(status);
73. }
75. @Test
76. publicvoidtestVerify()throwsException{
77. System.err.println("密钥库证书有效期验证");
78. booleanstatus=CertificateCoder.verifyCertificate(newDate(),
79. keyStorePath,keyStorePassword,alias);
80. System.err.println("证书状态:\r"+status);
81. assertTrue(status);
82. }
83. }

第一个测试方法，用于提取公钥/私钥进行加密/解密操作。
第二个测试方法，用于提取签名算法进行签名/验证操作。
第三个测试方法，用于测试密钥库该别名对应的证书，当前日期下，是否有效。



OK，任务完成，密钥成功提取，剩下的都是代码基本功了！