Java加密技术(十二)——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

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推荐:Java使用RSA加密解密签名及校验

[由于项目要用到非对称加密解密签名校验什么的,于是参考《Java加密解密的艺术》写一个RSA进行加密解密签名及校验的Demo,代码很简单,特此分享!RSA加密解密类:package c

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。
JKSPKCS#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:
echo 格式转换
keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456

-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,

推荐:Java加密技术(四)——非对称加密算法RSA

[    接下来我们介绍典型的非对称加密算法——RSA RSA     这种算法1978年就出现了,它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作,也很流行。算

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!
echo 查看证书
keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -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!
echo 导出证书
keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456

-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!
/**
 * 2010-8-11
 */

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;

/**
 * 证书操作类
 * 
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>
 * @since 1.0
 */
public class CertificateCoder {
	/**
	 * 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 keyStorePassword
	 * @param alias
	 * @param aliasPassword
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath,
			String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)
			throws Exception {
		KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);
		PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias,
				aliasPassword.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 keyStorePassword
	 * @param alias
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,
			String keyStorePassword, String alias) throws Exception {
		KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);
		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 keyStorePassword
	 * @param alias
	 * @param aliasPassword
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,
			String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)
			throws Exception {
		// 取得私钥
		PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,
				alias, aliasPassword);

		// 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 keyStorePassword
	 * @param aliasPassword
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,
			String alias, String keyStorePassword, String aliasPassword)
			throws Exception {
		// 取得私钥
		PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,
				alias, aliasPassword);

		// 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 keyStorePassword
	 * @param aliasPassword
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,
			String keyStorePassword, String aliasPassword) throws Exception {
		// 获得证书
		X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(
				keyStorePath, keyStorePassword, alias);

		// 取得私钥
		PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,
				alias, aliasPassword);

		// 构建签名
		Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate
				.getSigAlgName());
		signature.initSign(privateKey);
		signature.update(sign);
		return signature.sign();
	}

	/**
	 * 验证签名
	 * 
	 * @param data
	 * @param sign
	 * @param certificatePath
	 * @return
	 * @throws Exception
	 */
	public static boolean verify(byte[] data, byte[] 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(sign);

	}

	/**
	 * 验证Certificate
	 * 
	 * @param keyStorePath
	 * @param keyStorePassword
	 * @param alias
	 * @return
	 */
	public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,
			String keyStorePassword, String alias) {
		boolean status = true;
		try {
			Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath,
					keyStorePassword, alias);
			status = verifyCertificate(date, certificate);
		} catch (Exception e) {
			status = false;
		}
		return status;
	}

	/**
	 * 验证Certificate
	 * 
	 * @param keyStorePath
	 * @param keyStorePassword
	 * @param alias
	 * @return
	 */
	public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath,
			String keyStorePassword, String alias) {
		return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, keyStorePassword,
				alias);
	}
}

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:
import static org.junit.Assert.*;

import java.util.Date;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.junit.Test;

/**
 * 证书操作验证类
 * 
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a>
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 */
public class CertificateCoderTest {
	private String certificatePath = "zlex.crt";
	private String keyStorePath = "zlex.keystore";
	private String keyStorePassword = "123456";
	private String aliasPassword = "123456";
	private String alias = "1";

	@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, keyStorePassword, aliasPassword);
		String outputStr = new String(decrypt);

		System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "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, keyStorePassword, alias, aliasPassword);

		byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,
				certificatePath);

		String outputStr = new String(decodedData);
		System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
		assertEquals(inputStr, outputStr);

		System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");
		// 产生签名
		byte[] sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,
				keyStorePassword, aliasPassword);
		System.err.println("签名:\r" + Hex.encodeHexString(sign));

		// 验证签名
		boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,
				certificatePath);
		System.err.println("状态:\r" + status);
		assertTrue(status);
	}

	@Test
	public void testVerify() throws Exception {
		System.err.println("密钥库证书有效期验证");
		boolean status = CertificateCoder.verifyCertificate(new Date(),
				keyStorePath, keyStorePassword, alias);
		System.err.println("证书状态:\r" + status);
		assertTrue(status);
	}
}

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!


相关链接:
Java加密技术(一)——BASE64与单向加密算法MD5&SHA&MAC
Java加密技术(二)——对称加密DES&AES
Java加密技术(三)——PBE算法
Java加密技术(四)——非对称加密算法RSA
Java加密技术(五)——非对称加密算法的由来
Java加密技术(六)——数字签名算法DSA
Java加密技术(七)——非对称加密算法最高ECC
Java加密技术(八)——数字证书
Java加密技术(九)——初探SSL
Java加密技术(十)——单向认证
Java加密技术(十一)——双向认证
Java加密技术(十二)——*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

推荐:JAVA实现AES加密

[ JAVA实现AES加密1. 因子       上次介绍了《JAVA实现AES加密》,中间提到近些年DES使用越来越少,原因就在于其使用56位密钥,比较容易被破解,近些年来逐渐被AES替代,AE

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