Java加密解密和数字签名完整代码示例

常见的加密算法

基本的单向加密算法：

base64严格地说，属于编码格式，而非加密算法
md5(messagedigestalgorithm5，信息摘要算法)
sha(securehashalgorithm，安全散列算法)
hmac(hashmessageauthenticationcode，散列消息鉴别码)

复杂的对称加密（des、pbe）、非对称加密算法：

des(dataencryptionstandard，数据加密算法)
pbe(password-basedencryption，基于密码验证)
rsa(算法的名字以发明者的名字命名：ronrivest,adishamir和leonardadleman)
dh(diffie-hellman算法，密钥一致协议)
dsa(digitalsignaturealgorithm，数字签名)
ecc(ellipticcurvescryptography，椭圆曲线密码编码学)

数字签名

算法简述

数字签名算法可以看做是一种带有密钥的消息摘要算法，并且这种密钥包含了公钥和私钥。也就是说，数字签名算法是非对称加密算法和消息摘要算法的结合体。

特点

数字签名算法要求能够验证数据完整性、认证数据来源，并起到抗否认的作用。

原理

数字签名算法包含签名和验证两项操作，遵循私钥签名，公钥验证的方式。

签名时要使用私钥和待签名数据，验证时则需要公钥、签名值和待签名数据，其核心算法主要是消息摘要算法。

1. 消息摘要

string beforedegist = "asdf";  
system.out.println("摘要前:"+beforedegist);     
//初始信息要转换成字节流的形式  
byte[] plaintext = beforedegist.getbytes("utf8");   
//使用getinstance("算法")来获得消息摘要,这里使用sha-1的160位算法或者md5算法 
gedigest messagedigest = messagedigest.getinstance("sha-1");  
messagedigest messagedigest = messagedigest.getinstance("md5");    
system.out.println("/n" + messagedigest.getprovider().getinfo());    
//开始使用算法  
messagedigest.update(plaintext);    
//输出算法运算结果  
string afterdegist = new string(messagedigest.digest(),"utf8");  
system.out.println("摘要后:"+afterdegist);  

2. 私钥加密

 /** 
  * 此例子是对一个字符串信息，用一个私钥(key)加密，然后在用该私钥解密，验证是否一致 
  * 私钥加密，是对称加密 
  * 使用对称算法。比如：a用一个密钥对一个文件加密，而b读取这个文件的话，则需要和a一样的密钥，双方共享一 
  * 个私钥（而在web环境下，私钥在传递时容易被侦听） 
  *  
  * 附：主要对称算法有：des（实际密钥只用到56 位） 
  * aes（支持三种密钥长度：128、192、256位），通常首先128位，其他的还有desede等 
  */  
<span style="white-space: pre; ">  </span>string before = "asdf";      
    byte[] plaintext = before.getbytes("utf8");        
    // step 1. 

system.out.println("start generate aes key.");
//得到一个使用aes算法的keygenerator的实例  
keygenerator keygen = keygenerator.getinstance("aes");
//定义密钥长度128位  
keygen.init(128);
//通过keygenerator产生一个key（密钥算法刚才已定义，为aes）  
key key = keygen.generatekey();
system.out.println("finish generating aes key="+key);

//step 2.

    //获得一个私钥加密类cipher，定义cipher的基本信息：ecb是加密方式，pkcs5padding是填充方法  
    cipher cipher = cipher.getinstance("aes/ecb/pkcs5padding");  
//system.out.println("/n" + cipher.getprovider().getinfo());  

//step 3.

// 使用私钥加密  
system.out.println("/n用私钥加密...");
// 把刚才生成的key当作参数，初始化使用刚才获得的私钥加密类，cipher.encrypt_mode意思是加密  
cipher.init(cipher.encrypt_mode, key);
//私钥加密类cipher进行加密，加密后返回一个字节流byte[]  
byte[] ciphertext = cipher.dofinal(plaintext);
//以utf8格式把字节流转化为string  
string after1 = new string(ciphertext, "utf8");
system.out.println("用私钥加密完成："+after1);

// step 4.

[java] view plain copy
//使用私钥对刚才加密的信息进行解密，看看是否一致，cipher.decrypt_mode意思是解密钥  
system.out.println("/n用私钥解密...");
cipher.init(cipher.decrypt_mode, key);
//对刚才私钥加密的字节流进行解密，解密后返回一个字节流byte[]  
byte[] newplaintext = cipher.dofinal(ciphertext);
string after2 = new string(newplaintext, "utf8");
system.out.println("用私钥解密完成："+after2);

3. 公钥加密

string before = "asdf";
byte[] plaintext = before.getbytes("utf8");
//产生一个rsa密钥生成器keypairgenerator(顾名思义：一对钥匙生成器)  
keypairgenerator keygen = keypairgenerator.getinstance("rsa");
//定义密钥长度1024位  
keygen.initialize(1024);
//通过keypairgenerator产生密钥,注意：这里的key是一对钥匙！！  
keypair key = keygen.generatekeypair();
//获得一个rsa的cipher类，使用公钥加密  
cipher cipher = cipher.getinstance("rsa/ecb/pkcs1padding");
//system.out.println("/n" + cipher.getprovider().getinfo());  
system.out.println("/n用公钥加密...");
//cipher.encrypt_mode意思是加密，从一对钥匙中得到公钥 key.getpublic()  
cipher.init(cipher.encrypt_mode, key.getpublic());
//用公钥进行加密，返回一个字节流  
byte[] ciphertext = cipher.dofinal(plaintext);
//以utf8格式把字节流转化为string  
string after1 = new string(ciphertext, "utf8");
system.out.println("用公钥加密完成："+after1);
//使用私钥解密  
system.out.println("/n用私钥解密...");
//cipher.decrypt_mode意思是解密模式，从一对钥匙中得到私钥 key.getprivate()  
cipher.init(cipher.decrypt_mode, key.getprivate());
//用私钥进行解密，返回一个字节流  
byte[] newplaintext = cipher.dofinal(ciphertext);
string after2 = new string(newplaintext, "utf8");
system.out.println("用私钥解密完成："+after2);

4. 数字签名

/** 
 * 此例子是数字签名的例子，使用rsa私钥对消息摘要（这里指的是原始数据）进行签名，然后使用公钥验证签名 
 *  
 * a通过使用b的公钥加密数据后发给b，b利用b的私钥解密就得到了需要的数据（进过b公钥加密的数据只有b的私钥能够 
 * 解开，c没有b的私钥，所以c解不开，但c可以使用b的公钥加密一份数据发给b，这样一来，问题来了，b收到的数据到 
 * 底是a发过来的还是c发过来的呢） 
 * 由于私钥是唯一的，那么a就可以利用a自己的私钥进行加密，然后b再利用a的公钥来解密，就可以确定：一定是a的消 
 * 息，数字签名的原理就基于此 
 *  
 * 总结：a想将目标数据传给b，此时a需要准备1和2两部分 
 * 1：a使用b的公钥将原始信息加密，以起到保密作用（只有b的私钥能解开，其他人使用其他钥匙都解不开，当然就保密咯） 
 * 2：a使用a的私钥将原始信息的摘要进行签名，以起到接收方b确定是a发过来的作用（a用a的私钥对目标数据的摘要进行签 
 * 名，然后传给b,同时，c用c的私钥对任意信息进行签名也传给b，b想接受的是a的数据（比如说一个转帐请求），于是b 
 * 就通过a的公钥对接受到的两个信息进行解密，解开的就是a（a的公钥能且只能解开a的私钥加密的数据）） 
 */
string before = "asdf";
byte[] plaintext = before.getbytes("utf8");
//形成rsa公钥对  
keypairgenerator keygen = keypairgenerator.getinstance("rsa");
keygen.initialize(1024);
keypair key = keygen.generatekeypair();
//使用私钥签名**********************************************************  
signature sig = signature.getinstance("sha1withrsa");
sig.initsign(key.getprivate());
//sig对象得到私钥  
//签名对象得到原始数据  
sig.update(plaintext);
//sig对象得到原始数据(现实中用的是原始数据的摘要，摘要的是单向的，即摘要算法后无法解密)  
byte[] signature = sig.sign();
//sig对象用私钥对原始数据进行签名，签名后得到签名signature  
em.out.println(sig.getprovider().getinfo());
string after1 = new string(signature, "utf8");
system.out.println("/n用私钥签名后:"+after1);
//使用公钥验证  
sig.initverify(key.getpublic());
//sig对象得到公钥  
//签名对象得到原始信息  
sig.update(plaintext);
//sig对象得到原始数据(现实中是摘要)  
try {
	if (sig.verify(signature)) {
		//sig对象用公钥解密签名signature得到原始数据(即摘要)，一致则true  
		system.out.println("签名验证正确！！"+new string(plaintext, "utf8"));
	} else {
		system.out.println("签名验证失败！！");
	}
}
catch (signatureexception e) {
	system.out.println("签名验证失败！！");
}

5. 数字证书

/** 
 * 此例是对“数字证书”文件的操作 
  * java平台（在机器上安装jdk）为你提供了密钥库(证书库)，cmd下提供了keytool命令就可以创建证书库 
  *  
  * 在运行此例前： 
  * 在c盘目录下创建一个证书，指定证书库为bocsoftkeylib，创建别名为testcertification的一条证书，它指定用  
  * rsa 算法生成，且指定密钥长度为1024，证书有效期为1年 
  * 导出证书文件为tc.cer已存于本地磁盘c:/ 
  * 密码是qazzaq 
  */
try {
	//前提：将证书库中的一条证书导出到证书文件(我写的例子里证书文件叫tc.cer)  
	//从证书文件tc.cer里读取证书信息  
	certificatefactory cf = certificatefactory.getinstance("x.509");
	fileinputstream in = new fileinputstream("c:/tc.cer");
	//将文件以文件流的形式读入证书类certificate中  
	certificate c = cf.generatecertificate(in);
	system.err.println("转换成string后的证书信息："+c.tostring());
	*/  
	    //或者不用上面代码的方法，直接从证书库中读取证书信息，和上面的结果一摸一样  
	string pass="qazzaq";
	fileinputstream in2=new fileinputstream("c:/bocsoftkeylib");
	keystore ks=keystore.getinstance("jks");
	ks.load(in2,pass.tochararray());
	string alias = "testcertification";
	//alias为条目的别名  
	certificate c=ks.getcertificate(alias);
	system.err.println("转换成string后的证书信息："+c.tostring());
	//获取获取x509certificate类型的对象，这是证书类获取certificate的子类，实现了更多方法  
	x509certificate t=(x509certificate)c;
	//从信息中提取需要信息  
	system.out.println("版本号:"+t.getversion());
	system.out.println("序列号:"+t.getserialnumber().tostring(16));
	system.out.println("主体名："+t.getsubjectdn());
	system.out.println("签发者："+t.getissuerdn());
	system.out.println("有效期："+t.getnotbefore());
	system.out.println("签名算法："+t.getsigalgname());
	byte [] sig=t.getsignature();
	//签名值  
	publickey pk = t.getpublickey();
	byte [] pkenc=pk.getencoded();
	system.out.println("公钥：");
	for (int i=0;i<pkenc.length;i++){
		system.out.print(pkenc[i]+",");
	}
	system.err.println();
	//证书的日期有效性检查，颁发的证书都有一个有效性的日期区间  
	date timenow=new date();
	t.checkvalidity(timenow);
	system.out.println("证书的日期有效性检查:有效的证书日期！");
	//验证证书签名的有效性，通过数字证书认证中心(ca)机构颁布给客户的ca证书，比如：caroot.crt文件  
	//我手里没有ca颁给我的证书，所以下面代码执行不了  
	/*fileinputstream in3=new fileinputstream("caroot.crt");   
    //获取ca证书 
    certificate cac = cf.generatecertificate(in3); 
    //获取ca的公钥   
    publickey pbk=cac.getpublickey();   
    //c为本地证书，也就是待检验的证书，用ca的公钥校验数字证书c的有效性 
    c.verify(pbk);        
  } catch(certificateexpiredexception e){//证书的日期有效性检查:过期   
    system.out.println("证书的日期有效性检查:过期");     
  } catch(certificatenotyetvalidexception e){ //证书的日期有效性检查:尚未生效   
    system.out.println("证书的日期有效性检查:尚未生效");   
  } catch (certificateexception ce) {  
    ce.printstacktrace();  
  } catch (filenotfoundexception fe) {  
    fe.printstacktrace();  
  } /*catch (ioexception ioe){ 
  } catch (keystoreexception kse){ 
  }*/
	catch (exception e){
		e.printstacktrace();
	}
}

总结

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