java结合keytool如何实现非对称签名和验证详解

前言

本文主要介绍了关于java结合keytool实现非对称签名和验证的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

 还有姊妹篇：

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 examplestanstore -validity 1800

生成别名为signlegal的密钥对，存放在密钥库examplestanstore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examplestanstore的文件。

查看密钥对

$ keytool -list -keystore examplestanstore -v

列出了examplestanstore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 examplestanstore -alias signlegal -file stansmith.cer

导出的公钥存放在当前目录的stansmith.cer文件中，是个二进制文件。

java签名和验证

参考了。

在该官方教程中，gensig.java类生成密钥对，对输入的文件进行签名，输出了一个签名结果文件sig和公钥suepk。

versig.java类接受三个参数：公钥文件名(suepk)、签名文件(sig)、被签名的源文件名(hello.txt)。

该教程解释了两个类的原理，并附加有源码。将源码下载并编译。创建一个hello.txt的文件作为被签名的目标文件，里面随便放点字符串。然后执行：

$ java gensig hello.txt   (生成文件sig和suepk)
$ java versig suepk sig hello.txt
signature verifies: true

在实际使用时，密钥对不可能每次在程序中重新生成。而keytool恰好可以生成并相对安全保存密钥对。所以下面结合了keytool和java实现的功能。

结合keytool与java签名/验证

密钥对由keytool生成并保存到keystore中保护起来(keystore有密码)。公钥也从keystore中导出。gensig.java类只需要从keystore中取得私钥进行签名即可。

versig.java也要做适当的修改。貌似因为从keystore中导出的是证书而不是公钥，两者的封装格式估计有差异。

具体步骤

• 利用keytool -genkey生成密钥对保存在keystore中(库文件是examplestanstore)
• 利用`keytool -export'从keystore中导出公钥证书(stansmith.cer)
• 利用新类gensig2.java生成签名(文件名是sig)，gensig2.java会从keystore中取私钥
• 将公钥(stansmith.cer)、签名(sig)、被签名文件(hello.txt)发给验证方
• 验证方利用versig2.java进行验证

下面是gensig2.java和versig2.java的源码和执行方式。

gensig2.java

import java.io.*;
import java.security.*;

class gensig2 {

 public static void main(string[] args) {

 if (args.length != 1) {
  system.out.println("usage: java gensig2 <nameoffiletosign>");
  }
 else try{

  /*create key paire use keytool:
  $ keytool -genkey -alias signlegal -keystore examplestanstore -validity 1800*/
  // read keystore file
  keystore ks = keystore.getinstance("jks");
  fileinputstream ksfis = new fileinputstream("examplestanstore");
  bufferedinputstream ksbufin = new bufferedinputstream(ksfis);

  // open keystore and get private key
  // alias is 'signleal', kpasswd/spasswd is 'vagrant'
  ks.load(ksbufin, "vagrant".tochararray());
  privatekey priv = (privatekey) ks.getkey("signlegal", "vagrant".tochararray());

  /* create a signature object and initialize it with the private key */

  signature dsa = signature.getinstance("sha1withdsa", "sun");

  dsa.initsign(priv);
  /* update and sign the data */

  fileinputstream fis = new fileinputstream(args[0]);
  bufferedinputstream bufin = new bufferedinputstream(fis);
  byte[] buffer = new byte[1024];
  int len;
  while (bufin.available() != 0) {
  len = bufin.read(buffer);
  dsa.update(buffer, 0, len);
  };

  bufin.close();

  /* now that all the data to be signed has been read in,
   generate a signature for it */
  byte[] realsig = dsa.sign();

  /* save the signature in a file */
  fileoutputstream sigfos = new fileoutputstream("sig");
  sigfos.write(realsig);

  sigfos.close();

  /* public key file can export from keystore use keytool:
  $ keytool -export -keystore examplestanstore -alias signlegal -file stansmith.cer */

 } catch (exception e) {
  system.err.println("caught exception " + e.tostring());
 }
 };

编译后，这样运行：

$ java gensig2 hello.txt

会生成签名文件sig。

versig2.java

import java.io.*;
import java.security.*;
import java.security.spec.*;

class versig2 {

 public static void main(string[] args) {

 /* verify a dsa signature */

 if (args.length != 3) {
  system.out.println("usage: versig publickeyfile signaturefile datafile");
  }
 else try{

  /* import encoded public cert */
  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();

  /* input the signature bytes */
  fileinputstream sigfis = new fileinputstream(args[1]);
  byte[] sigtoverify = new byte[sigfis.available()];
  sigfis.read(sigtoverify );

  sigfis.close();

  /* create a signature object and initialize it with the public key */
  signature sig = signature.getinstance("sha1withdsa", "sun");
  sig.initverify(pubkey);

  /* update and verify the data */

  fileinputstream datafis = new fileinputstream(args[2]);
  bufferedinputstream bufin = new bufferedinputstream(datafis);
  byte[] buffer = new byte[1024];
  int len;
  while (bufin.available() != 0) {
  len = bufin.read(buffer);
  sig.update(buffer, 0, len);
  };

  bufin.close();

  boolean verifies = sig.verify(sigtoverify);

  system.out.println("signature verifies: " + verifies);

 } catch (exception e) {
  system.err.println("caught exception " + e.tostring());
 };
 }
}

编译后，这样运行(stansmith.cer是利用keytool导出的公钥证书，见前文)：

$ java versig2 stansmith.cer sig hello.txt
signature verifies: true

openssl

虽然也研究了一下openssl，但发现与java难以结合，难度也很大。例如它的教程中采用的是rsa，而上面的java使用的是dsa。所以只是贴在这里备忘，可以忽略。

生成私钥

$ openssl genrsa -out key.pem 1024
$ cat key.pem
-----begin rsa private key-----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-----end rsa private key-----

导出公钥

$ openssl rsa -in key.pem -pubout -out pub-key.pem
$ cat pub-key.pem
-----begin public key-----
migfma0gcsqgsib3dqebaquaa4gnadcbiqkbgqczvdmu6cf2qf7cercgyu3b8epm
6pkkpmzfgotphxmgambbnjbhsi7qph4r5jlem1zxpr5dzh/pyjbwqhiihgeuaove
+gogvt9rk25r7oewyvn/gcr/jbflbgqwtlzn/t2s2x04iooshsgkod6ypzoztked
tu2gkhedfczf607ivwidaqab
-----end public key-----

摘要计算

创建一个内容是1234的文本文件hello.txt。用openssl计算它的sha256摘要（sha256是jarsigner的默认摘要算法）：

$ cat hello.txt
1234
$ openssl dgst -sha256 -out hello.sha256 hello.txt
$ cat hello.sha256
sha256(hello.txt)= a883dafc480d466ee04e0d6da986bd78eb1fdd2178d04693723da3a8f95d42f4

签名和验证

对摘要文件hello.sha256进行签名：

$ openssl rsautl -sign -in hello.sha256 -out hello.sign -inkey key.pem

用公钥对签名进行验证：

$ openssl rsautl -verify -in hello.sign -inkey pub-key.pem -pubin
sha256(hello.txt)= a883dafc480d466ee04e0d6da986bd78eb1fdd2178d04693723da3a8f95d42f4

用公钥验证必须加上-pubin参数。 用私钥对签名进行验证：

$ openssl rsautl -verify -in hello.sign -inkey key.pem
sha256(hello.txt)= a883dafc480d466ee04e0d6da986bd78eb1fdd2178d04693723da3a8f95d42f4

验证的std输出与摘要文件hello.sha256的内容一样，说明验证可以通过。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。