【人人都懂密码学】一篇最易懂的Java密码学入门教程（下）-伙伴云

【人人都懂密码学】一篇最易懂的Java密码学入门教程（下）

网友投稿 710 2022-05-29

2.4.2 证书从哪里来

“证书中心”（certificate authority，简称CA），为公钥做认证。证书中心用自己的私钥，对公钥和一些相关信息一起加密，生成“数字证书”（Digital Certificate）。

拿到数字证书以后，就可以放心了。以后只要在签名的同时，再附上数字证书就行了。

用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到真实的公钥了，然后就能证明“数字签名”是否真的是公司签的。

修改之前的RSAdemo代码:

/* * Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved. */ package com.huawei.it.jalor.boot.test; import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64; import org.apache.commons.io.FileUtils; import javax.crypto.Cipher; import java.io.File; import java.nio.charset.Charset; import java.security.Key; import java.security.KeyFactory; import java.security.KeyPair; import java.security.KeyPairGenerator; import java.security.PrivateKey; import java.security.PublicKey; import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; /** * RSAdemo * * @Author: 陈志强 * @CreateTime: 2020-10-12 * @Description: */ public class RSAdemo { public static void main(String[] args) throws Exception { String input = "硅谷"; // 加密算法 String algorithm = "RSA"; PrivateKey privateKey = getPrivateKey("a.pri", algorithm); PublicKey publicKey = getPublicKey("a.pub", algorithm); String s = encryptRSA(algorithm, privateKey, input); String s1 = decryptRSA(algorithm, publicKey, s); System.out.println(s); System.out.println(s1); } public static PublicKey getPublicKey(String pulickPath,String algorithm) throws Exception{ // 将文件内容转为字符串 String publicKeyString = FileUtils.readFileToString(new File(pulickPath), Charset.defaultCharset()); // 获取密钥工厂 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm); // 构建密钥规范进行Base64解码 X509EncodedKeySpec spec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decode(publicKeyString)); // 生成公钥 return keyFactory.generatePublic(spec); } public static PrivateKey getPrivateKey(String priPath,String algorithm) throws Exception{ // 将文件内容转为字符串 String privateKeyString = FileUtils.readFileToString(new File(priPath), Charset.defaultCharset()); // 获取密钥工厂 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm); // 构建密钥规范进行Base64解码 PKCS8EncodedKeySpec spec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKeyString)); // 生成私钥 return keyFactory.generatePrivate(spec); } /** * 生成密钥对并保存在本地文件中 * * @param algorithm : 算法 * @param pubPath : 公钥保存路径 * @param priPath : 私钥保存路径 * @throws Exception */ public static void generateKeyToFile(String algorithm, String pubPath, String priPath) throws Exception { // 获取密钥对生成器 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(algorithm); // 获取密钥对 KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 获取公钥 PublicKey publicKey = keyPair.getPublic(); // 获取私钥 PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate(); // 获取byte数组 byte[] publicKeyEncoded = publicKey.getEncoded(); byte[] privateKeyEncoded = privateKey.getEncoded(); // 进行Base64编码 String publicKeyString = Base64.encode(publicKeyEncoded); String privateKeyString = Base64.encode(privateKeyEncoded); // 保存文件 FileUtils.writeStringToFile(new File(pubPath), publicKeyString, Charset.forName("UTF-8")); FileUtils.writeStringToFile(new File(priPath), privateKeyString, Charset.forName("UTF-8")); } /** * 解密数据 * * @param algorithm : 算法 * @param encrypted : 密文 * @param key : 密钥 * @return : 原文 * @throws Exception */ public static String decryptRSA(String algorithm,Key key,String encrypted) throws Exception{ // 创建加密对象 // 参数表示加密算法 Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm); // 私钥进行解密 cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,key); // 由于密文进行了Base64编码, 在这里需要进行解码 byte[] decode = Base64.decode(encrypted); // 对密文进行解密，不需要使用base64，因为原文不会乱码 byte[] bytes1 = cipher.doFinal(decode); return new String(bytes1); } /** * 使用密钥加密数据 * * @param algorithm : 算法 * @param input : 原文 * @param key : 密钥 * @return : 密文 * @throws Exception */ public static String encryptRSA(String algorithm,Key key,String input) throws Exception{ // 创建加密对象 // 参数表示加密算法 Cipher cipher = Cipher.getInstance(algorithm); // 初始化加密 // 第一个参数:加密的模式 // 第二个参数：使用私钥进行加密 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,key); // 私钥加密 byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes()); // 对密文进行Base64编码 return Base64.encode(bytes); } /** * 从文件中加载公钥 * * @param algorithm : 算法 * @param filePath : 文件路径 * @return : 公钥 * @throws Exception */ public static PublicKey loadPublicKeyFromFile(String algorithm, String filePath) throws Exception { // 将文件内容转为字符串 String keyString = FileUtils.readFileToString(new File(filePath), Charset.forName("UTF-8")); return loadPublicKeyFromString(algorithm, keyString); } /** * 从字符串中加载公钥 * * @param algorithm : 算法 * @param keyString : 公钥字符串 * @return : 公钥 * @throws Exception */ public static PublicKey loadPublicKeyFromString(String algorithm, String keyString) throws Exception { // 进行Base64解码 byte[] decode = Base64.decode(keyString); // 获取密钥工厂 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm); // 构建密钥规范 X509EncodedKeySpec keyspec = new X509EncodedKeySpec(decode); // 获取公钥 return keyFactory.generatePublic(keyspec); } /** * 从文件中加载私钥 * * @param algorithm : 算法 * @param filePath : 文件路径 * @return : 私钥 * @throws Exception */ public static PrivateKey loadPrivateKeyFromFile(String algorithm, String filePath) throws Exception { // 将文件内容转为字符串 String keyString = FileUtils.readFileToString(new File(filePath), Charset.forName("UTF-8")); return loadPrivateKeyFromString(algorithm, keyString); } /** * 从字符串中加载私钥 * * @param algorithm : 算法 * @param keyString : 私钥字符串 * @return : 私钥 * @throws Exception */ public static PrivateKey loadPrivateKeyFromString(String algorithm, String keyString) throws Exception { // 进行Base64解码 byte[] decode = Base64.decode(keyString); // 获取密钥工厂 KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm); // 构建密钥规范 PKCS8EncodedKeySpec keyspec = new PKCS8EncodedKeySpec(decode); // 生成私钥 return keyFactory.generatePrivate(keyspec); } } 写一个验证数字签名的类： /* * Copyright (c) Huawei Technologies Co., Ltd. 2020-2020. All rights reserved. */ package com.huawei.it.jalor.boot.test; import com.sun.org.apache.xml.internal.security.utils.Base64; import java.security.PrivateKey; import java.security.PublicKey; import java.security.Signature; /** * 功能描述: 验证数字签名 * * @author cWX970190 * @since 2020-10-11 */ public class SignatureDemo { public static void main(String[] args) throws Exception { String a = "123"; PublicKey publicKey =RSAdemo.loadPublicKeyFromFile("RSA", "a.pub"); PrivateKey privateKey = RSAdemo.loadPrivateKeyFromFile("RSA", "a.pri"); String signaturedData = getSignature(a, "sha256withrsa", privateKey); boolean b = verifySignature(a, "sha256withrsa", publicKey, signaturedData); System.out.println(b); } /** * 生成签名 * * @param input : 原文 * @param algorithm : 算法 * @param privateKey : 私钥 * @return : 签名 * @throws Exception */ private static String getSignature(String input, String algorithm, PrivateKey privateKey) throws Exception { // 获取签名对象 Signature signature = Signature.getInstance(algorithm); // 初始化签名 signature.initSign(privateKey); // 传入原文 signature.update(input.getBytes()); // 开始签名 byte[] sign = signature.sign(); // 对签名数据进行Base64编码 return Base64.encode(sign); } /** * 校验签名 * * @param input : 原文 * @param algorithm : 算法 * @param publicKey : 公钥 * @param signaturedData : 签名 * @return : 数据是否被篡改 * @throws Exception */ private static boolean verifySignature(String input, String algorithm, PublicKey publicKey, String signaturedData) throws Exception { // 获取签名对象 Signature signature = Signature.getInstance(algorithm); // 初始化签名 signature.initVerify(publicKey); // 传入原文 signature.update(input.getBytes()); // 校验数据 return signature.verify(Base64.decode(signaturedData)); } }

运行，验证成功：

________________________________________

拓展： 2.5 Byte和bit

Byte : 字节. 数据存储的基本单位，比如移动硬盘1T ，单位是byte

bit : 比特, 又叫位. 一个位要么是0要么是1. 数据传输的单位 , 比如家里的宽带100MB，下载速度并没有达到100MB，一般都是12-13MB，那么是因为需要使用 100 / 8

关系: 1Byte = 8bit

2.5.1 获取字符串byte

/** * ByteBit * * @Author: 陈志强 * @CreateTime: 2020-10-12 * @Description: */ public class ByteBit { public static void main(String[] args) { String a = "a"; byte[] bytes = a.getBytes(); for (byte b : bytes) { int c=b; // 打印发现byte实际上就是ascii码 System.out.println(c); } } }

运行结果：

和ascii码表一致

2.5.2 byte对应bit

public class ByteBit { public static void main(String[] args) { String a = "a"; byte[] bytes = a.getBytes(); for (byte b : bytes) { int c=b; // 打印发现byte实际上就是ascii码 System.out.println(c); // 我们在来看看每个byte对应的bit，byte获取对应的bit String s = Integer.toBinaryString(c); System.out.println(s); } } }

运行结果

2.5.3 中文对应的字节

package com.huawei.it.jalor.boot.test; /** * 功能描述 * * @author cWX970190 * @since 2020-10-11 */ public class ByteBitDemo { public static void main(String[] args) throws Exception{ String a = "华"; byte[] bytes = a.getBytes(); for (byte b : bytes) { System.out.print(b + " "); String s = Integer.toBinaryString(b); System.out.println(s); } } }

运行程序，我们发现一个中文是有 3 个字节组成：

我们修改编码格式 , 编码格式改成 GBK

修改代码

// UTF-8：编码格式占3个字节 byte[] bytes = a.getBytes("GBK");

再运行发现变成了 2 个字节

2.5.4 英文对应的字节

/** * ByteBit * * @Author: 陈志强 * @CreateTime: 2020-10-12 * @Description: */ public class ByteBit { public static void main(String[] args) throws Exception{ String a = "a"; byte[] bytes = a.getBytes(); // 在中文情况下，不同的编码格式，对应不同的字节 // byte[] bytes = a.getBytes("GBK"); for (byte b : bytes) { System.out.print(b + " "); String s = Integer.toBinaryString(b); System.out.println(s); } } }

运行程序

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三、如何设置密码才安全

通过上述密码学发展史的介绍，以及对常见加密算法的阐述，相信大家对密码应该有了较为理性的认识，那么，如何设置密码才安全呢？这里给出一点小建议：

【人人都懂密码学】一篇最易懂的Java密码学入门教程（下）

密码不要太常见，不要使用类似于123456式的常用密码。

各应用软件密码建议不同，避免出现一个应用数据库被脱库，全部应用密码崩塌，

可在设置密码时增加注册时间、注册地点、应用特性等方法。例如tianjin123456，表示在天津注册的该应用

参考文献：

现代密码学之对称加密-DES及AES算法- element ui

http://element-ui.cn/article/show-97007.aspx

Java Base64 编码与解码----三种实现方式的代码实例

https://blog.csdn.net/qq_27093465/article/details/93977519

网络安全之密码学：信息安全

https://www.bilibili.com/video/av583369085/

好了，本期的分享到此就跟大家saygoodbye了，密码学博大精深，本文只是浅尝辄止，关于密码学的知识一直都在更新，希望下次可以给大家带来更前沿、更实用的密码学相关知识，喜欢的老铁欢迎关注，笔芯！

Java

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710 2022-05-29

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密码学进阶（一）：浅谈常见的七种加密算法及实现（经典加密密码算法实现）

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