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java 數字簽名

阿新 • • 發佈：2019-01-10

數字簽名是帶有金鑰（公鑰、私鑰）的訊息摘要演算法。主要作用是驗證資料的完整性、認證資料來源、抗否認。在數字簽名的實現中我們使用私鑰簽名、公鑰驗證。常用的數字簽名演算法包括RSA、DSA、ECDSA。

RSA

該演算法是數字簽名的經典演算法。主要包括MD和SHA兩類。

這裡寫圖片描述

Java實現RSA數字簽名如下：

package rsa2;

import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator
 
;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

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

public class JavaRSA {

    private static String src = "What can I do for you?";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        jdkRSA();
    }

    public static void jdkRSA() throws Exception{

        //1.初始化金鑰
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance
 
("RSA");
        keyPairGenerator.initialize(512);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        //2.執行數字簽名【私鑰簽名】
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
        Signature signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(src.getBytes());
        byte[] result = signature.sign();
        System.out.println("JDK RSA簽名：" + Hex.encodeHexString(result));

        //3.驗證簽名【公鑰驗證】
        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
        keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
        signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(src.getBytes());
        boolean bool = signature.verify(result);
        System.out.println("數字簽名是否有效？" + bool);
    }
}

執行結果：
這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

DSA演算法

DSS（Digital Signature Standard），數字簽名標準，通過這個標準逐步形成了DSA（Digital Signature Algorithm），數字簽名算演算法。DSA僅僅包括數字簽名，不能進行加解密。實現方式如下：

這裡寫圖片描述

該演算法到的實現和RSA數字簽名的實現大同小異（只是在細節引數方面存在很少的差別）。見如下：

package dsa;

import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.DSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.DSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

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

public class JavaDSA {

    private static String src = "Can I help you?";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        jdkDSA();
    }

    public static void jdkDSA() throws Exception{

        //1.初始化金鑰
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
        keyPairGenerator.initialize(512);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        DSAPublicKey dsaPublicKey = (DSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        DSAPrivateKey dsaPrivateKey = (DSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        //2.執行簽名【私鑰簽名】
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(dsaPrivateKey.getEncoded());
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");
        PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithDSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(src.getBytes());
        byte[] result = signature.sign();
        System.out.println("JDK實現DSA數字簽名：" + Hex.encodeHexString(result));

        //3.驗證簽名【公鑰驗證】
        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(dsaPublicKey.getEncoded());
        keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");
        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
        signature = Signature.getInstance("SHA1WithDSA");
        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(src.getBytes());
        boolean bool = signature.verify(result);
        System.out.println("數字簽名有效？" + bool);
    }
}

程式執行結果：
這裡寫圖片描述

ECDSA

微軟的Office、Windows作業系統的驗證就是ECDSA演算法——橢圓曲線數字簽名演算法（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm），在2000年的時候稱為了ANSI和IEEE的標準。特點是：速度快、簽名短、強度高。在JDK1.7update4之後提供了對ECDSA的支援。該簽名的演算法也和RSA的數字簽名演算法也是大同小異。
這裡寫圖片描述

package ecdsa;

import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.ECPrivateKey;
import java.security.interfaces.ECPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

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

public class JavaECDSA {

    private static String src = "Hello,Objective C!";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        jdkECDSA();
    }

    public static void jdkECDSA() throws Exception{

        //1.初始化金鑰
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC");//引數是EC
        keyPairGenerator.initialize(256);
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        ECPublicKey ecPublicKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
        ECPrivateKey ecPrivateKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        //2.執行簽名【私鑰簽名】
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(ecPrivateKey.getEncoded());
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");
        PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithECDSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(src.getBytes());//需要簽名的字串
        byte[] result = signature.sign();
        System.out.println("ECDSA簽名：" + Hex.encodeHexString(result));

        //3.驗證簽名【公鑰驗證】
        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(ecPublicKey.getEncoded());
        keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");
        PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
        signature = Signature.getInstance("SHA1WithECDSA");
        signature.initVerify(publicKey);
        signature.update(src.getBytes());
        boolean bool = signature.verify(result);
        System.out.println("簽名的驗證結果：" + bool);
    }

}

執行結果：
這裡寫圖片描述

最後附上一系列Java加密的專案地址（包括Base64、對稱加密、非對稱加密、訊息摘要和數字簽名）。本文所需的jar檔案在專案的lib目錄中，jdk無政策訪問限制檔案在專案的ext目錄下。

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