Java结合keytool实现非对称加密和解密

Posted 2021-02-09

在Java安全体系中，签名属于JAAS模块，加解密属于JCE模块。
keytool的使用
keytool是JDK自带的一个密钥库管理工具。这里只用到了keytool的部分功能，包括生成密钥对，导出公钥等。keytool生成的公钥/私钥对存放到一个到了一个文件中，这个文件有密码保护，通称为keystore。
生成密钥对
$ keytool -genkey -alias signLegal -keystore examplestanstore2 -validity 1800 -keyalg RSA
生成别名为signLegal的密钥对，存放在密钥库examplestanstore2中，证书的有效期是1800天(默认是90天)。
输入一系列的参数。输入的参数遵循了LDAP的风格和标准。可以想象，生成的密钥对可以看成LDAP的一个条目。
命令执行成功后会在当前目录下创建一个叫examplestanstore2的文件。相对另一篇博文，增加了一个keyalg参数。因为keytool默认算法是DSA，而DSA只能用于签名。RSA既能用于签名，也能用于加密。而本文是研究加密问题，只能用RSA算法。
查看密钥对
$ keytool -list -keystore examplestanstore2 -v
列出了examplestanstore2密钥库的中所有密钥对。-v参数表示详细信息，详细信息中有证书的失效时间。
导出公钥证书
$ keytool -export -keystore examplestanstore2 -alias signLegal -file StanSmith.crt -rfc
导出的公钥存放在当前目录的StanSmith.crt文件中。讲“签名”的那篇博文没有加-rfc参数，导出是个二进制文件(CER格式)。加上-rfc后，导出的是文本文件(PEM)格式。在下面的测试中，如果使用CER格式，会报错 No installed provider supports this key: sun.security.provider.DSAPublicKeyImpl。
Java加密和解密
在Java程序中，首先从密钥库取出私钥和公钥，然后对测试字符串进行加密。二进制的密文转换成字符串输出到屏幕，然后解密成明文再输出到屏幕。
GenSig2.java
import java.io.;
import java.security.KeyStore;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import javax.crypto.Cipher;
import sun.security.provider.;

public class RSAEntry {
public static void main(String[] args) {
try {
//1.从密钥库中取私钥
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
FileInputStream ksfis = new FileInputStream("examplestanstore2");
BufferedInputStream ksbufin = new BufferedInputStream(ksfis);

// open keystore and get private key
// alias is ‘signLeal‘, kpasswd/spasswd is ‘vagrant‘
ks.load(ksbufin, "vagrant".toCharArray());
PrivateKey prikey = (PrivateKey) ks.getKey("signLegal", "vagrant".toCharArray());

//2.根据命令行参数取公钥
FileInputStream certfis = new FileInputStream(args[0]);
java.security.cert.CertificateFactory cf =
java.security.cert.CertificateFactory.getInstance("X.509");
java.security.cert.Certificate cert = cf.generateCertificate(certfis);
PublicKey pubKey = cert.getPublicKey();

//3.使用公钥进行加密
String data = "测试数据";
//构建加密解密类
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);//设置为加密模式
byte[] jmdata = cipher.doFinal(data.getBytes());
//打印加密后数据
System.out.println(bytesToHexString(jmdata));
//改为解密模式进行解密
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, prikey);//会用私钥解密
jmdata = cipher.doFinal(jmdata);
System.out.println(new String(jmdata));
}catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//这个方法用于把二进制转换成ASCII字符串。
public static String bytesToHexString(byte[] bytes) {
if (bytes == null)
return "null!";
int len = bytes.length;
StringBuilder ret = new StringBuilder(2 * len);

for (int i = 0; i < len; ++i) {
int b = 0xF & bytes[(i)] >> 4;
ret.append("0123456789abcdef".charAt(b));
b = 0xF & bytes[(i)];
ret.append("0123456789abcdef".charAt(b));
}

return ret.toString();
}
}
编译，并运行
$ javac RSAEntry.java
$ java RSAEntry StanSmith.crt
8fceea48e34fdc786bde05459f3366714b650ff04f4e81e52eca139d8ee0b4acbcad019cd496de3589765894b2d5f4a2af38914af614d9e9b73e551ae01830cd6f49505685d7e527e3adc2b7a2a75608068627c0a12b338d3c743a5de2af2de327a0de14b548604e5c8905747aef077852ecfd2eb4a134ca0f3a56b23db8ae4beb07add5ba3725ab3ee0ffa7481494856144ba5004a329cfe2c43078f0cd95aebcbbfc6c1894efafacac90615e549cb8432c125d912a5e54ce4884f633f3e96bd7b61c1d538e38713716367f7ec6f5ca01288e6d96ad9e3d6515147369144390e1d002b1beaf5797966e3b498cc7def754816c99456ef380b3a83366a44415f6
测试数据
本文展示的算法是一种非对称算法，计算较慢。在SSL中，非对称算法用于客户端和服务器之间交换对称加密的一次性密钥。客户端将一个随机数用服务器的公钥加密发给服务器，如果服务器持有私钥，就能解开密文获得随机数（这个随机数就是对称算法的密钥）。有了对称算法密钥，双方就可以用对称加密进行安全通信了。