java-信息安全(十)-数字签名算法DSA
概述
信息安全基本概念:
- DSA算法(Digital Signature Algorithm,数据签名算法)
DSA
Digital Signature Algorithm (DSA)是Schnorr和ElGamal签名算法的变种,被美国NIST作为DSfS(DigitalSignature Standard)。
简单的说,这是一种更高级的验证方式,用作数字签名。不单单只有公钥、私钥,还有数字签名。私钥加密生成数字签名,公钥验证数据及签名。如果数据和签名不匹配则认为验证失败!数字签名的作用就是校验数据在传输过程中不被修改。数字签名,是单向加密的升级!
算法分类
算法 | 密钥长度 | 默认长度 | 签名长度 | 实现的方 |
SHA1withDSA |
512-65536 (64的整数倍) |
1024 | 同密钥 | JDK |
SHA224withDSA | 同上 | 1024 | 同密钥 | BC |
SHA256withDSA | ... | 1024 | 同密钥 | BC |
SHA384withDSA | ... | 1024 | 同密钥 | BC |
SHA512withDSA | ... | 1024 | 同密钥 | BC |
签名示例
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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.spec.PKCS8EncodedKeySpec; import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; import com.sun.org.apache.xerces.internal.impl.dv.util.HexBin; import sun.security.provider.DSAPrivateKey; import sun.security.provider.DSAPublicKey; public class DSA { private static String src = "dsa security"; public static void main(String[] args) { jdkDSA(); } public static void jdkDSA(){ try { //1.初始化密钥 KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DSA"); keyPairGenerator.initialize(512); KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); DSAPublicKey dsaPublicKey = (DSAPublicKey)keyPair.getPublic(); DSAPrivateKey dsaPrivateKey = (DSAPrivateKey)keyPair.getPrivate(); //2.执行签名 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[] res = signature.sign(); System.out.println("签名:"+HexBin.encode(res)); //3.验证签名 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(res); System.out.println("验证:"+bool); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
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示例代码
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package com.jd.order.util.encryption;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.SecureRandom; 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 java.util.HashMap; import java.util.Map;import org.apache.commons.codec.binary.Base64;/*** DSA数字签名组件* * @author 木子旭* @since 2017年3月17日上午10:37:30* @version %I%,%G%*/ public class DSACoder {public static final String ALGORITHM = "DSA";/*** 默认密钥字节数* * <pre>* DSA * Default Keysize 1024 * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive).* </pre>*/private static final int KEY_SIZE = 1024;/*** 默认种子*/private static final String DEFAULT_SEED = "0f22507a10bbddd07d8a3082122966e3";private static final String PUBLIC_KEY = "DSAPublicKey";private static final String PRIVATE_KEY = "DSAPrivateKey";/*** 用私钥对信息生成数字签名* * @param data* 加密数据* @param privateKey* 私钥* * @return* @throws Exception*/public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {// 解密由base64编码的私钥byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);// 构造PKCS8EncodedKeySpec对象PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);// KEY_ALGORITHM 指定的加密算法KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);// 取私钥匙对象PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);// 用私钥对信息生成数字签名Signature signature = Signature.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());signature.initSign(priKey);signature.update(data);return encryptBASE64(signature.sign());}/*** 校验数字签名* * @param data* 加密数据* @param publicKey* 公钥* @param sign* 数字签名* * @return 校验成功返回true 失败返回false* @throws Exception* */public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign)throws Exception {// 解密由base64编码的公钥byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);// 构造X509EncodedKeySpec对象X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);// ALGORITHM 指定的加密算法KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);// 取公钥匙对象PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);Signature signature = Signature.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());signature.initVerify(pubKey);signature.update(data);// 验证签名是否正常return signature.verify(decryptBASE64(sign));}/*** 生成密钥* * @param seed* 种子* @return 密钥对象* @throws Exception*/public static Map<String, Object> initKey(String seed) throws Exception {KeyPairGenerator keygen = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);// 初始化随机产生器SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();secureRandom.setSeed(seed.getBytes());keygen.initialize(KEY_SIZE, secureRandom);KeyPair keys = keygen.genKeyPair();DSAPublicKey publicKey = (DSAPublicKey) keys.getPublic();DSAPrivateKey privateKey = (DSAPrivateKey) keys.getPrivate();Map<String, Object> map = new HashMap<String, Object>(2);map.put(PUBLIC_KEY, publicKey);map.put(PRIVATE_KEY, privateKey);return map;}/*** 默认生成密钥* * @return 密钥对象* @throws Exception*/public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {return initKey(DEFAULT_SEED);}/*** 取得私钥* * @param keyMap* @return* @throws Exception*/public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)throws Exception {Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);return encryptBASE64(key.getEncoded());}/*** 取得公钥* * @param keyMap* @return* @throws Exception*/public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)throws Exception {Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);return encryptBASE64(key.getEncoded());}public static byte[] decryptBASE64(String data) {return Base64.decodeBase64(data);}public static String encryptBASE64(byte[] data) {return new String(Base64.encodeBase64(data));} }
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测试代码
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package com.jd.order.util.encryption;import static org.junit.Assert.assertTrue;import java.util.Map;import org.junit.Test;public class DSACoderTest {@Testpublic void test() throws Exception {String inputStr = "abc";byte[] data = inputStr.getBytes();// 构建密钥Map<String, Object> keyMap = DSACoder.initKey();// 获得密钥String publicKey = DSACoder.getPublicKey(keyMap);String privateKey = DSACoder.getPrivateKey(keyMap);System.err.println("公钥:\r" + publicKey);System.err.println("私钥:\r" + privateKey);// 产生签名String sign = DSACoder.sign(data, privateKey);System.err.println("签名:\r" + sign);// 验证签名boolean status = DSACoder.verify(data, publicKey, sign);System.err.println("状态:\r" + status);assertTrue(status);} }
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输出
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公钥: MIIBtzCCASwGByqGSM44BAEwggEfAoGBAP1/U4EddRIpUt9KnC7s5Of2EbdSPO9EAMMeP4C2USZpRV1AIlH7WT2NWPq/xfW6MPbLm1Vs14E7gB00b/JmYLdrmVClpJ+f6AR7ECLCT7up1/63xhv4O1fnxqimFQ8E+4P208UewwI1VBNaFpEy9nXzrith1yrv8iIDGZ3RSAHHAhUAl2BQjxUjC8yykrmCouuEC/BYHPUCgYEA9+GghdabPd7LvKtcNrhXuXmUr7v6OuqC+VdMCz0HgmdRWVeOutRZT+ZxBxCBgLRJFnEj6EwoFhO3zwkyjMim4TwWeotUfI0o4KOuHiuzpnWRbqN/C/ohNWLx+2J6ASQ7zKTxvqhRkImog9/hWuWfBpKLZl6Ae1UlZAFMO/7PSSoDgYQAAoGAIu4RUlcQLp49PI0MrbssOY+3uySVnp0TULSv5T4VaHoKzsLHgGTrwOvsGA+V3yCNl2WDu3D84bSLF7liTWgOj+SMOEaPk4VyRTlLXZWGPsf1Mfd921XAbMeVyKDSHHVGbMjBScajf3bXooYQMlyoHiOt/WrCo+mv7efstMM0PGo= 私钥: MIIBTAIBADCCASwGByqGSM44BAEwggEfAoGBAP1/U4EddRIpUt9KnC7s5Of2EbdSPO9EAMMeP4C2USZpRV1AIlH7WT2NWPq/xfW6MPbLm1Vs14E7gB00b/JmYLdrmVClpJ+f6AR7ECLCT7up1/63xhv4O1fnxqimFQ8E+4P208UewwI1VBNaFpEy9nXzrith1yrv8iIDGZ3RSAHHAhUAl2BQjxUjC8yykrmCouuEC/BYHPUCgYEA9+GghdabPd7LvKtcNrhXuXmUr7v6OuqC+VdMCz0HgmdRWVeOutRZT+ZxBxCBgLRJFnEj6EwoFhO3zwkyjMim4TwWeotUfI0o4KOuHiuzpnWRbqN/C/ohNWLx+2J6ASQ7zKTxvqhRkImog9/hWuWfBpKLZl6Ae1UlZAFMO/7PSSoEFwIVAIegLUtmm2oQKQJTOiLugHTSjl/q 签名: MCwCFGQHO9AO70cMxFTPeYqAwq7B7OFxAhRGC8A6YwFFZSfuVTAfleDof/yGug== 状态: true
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参考地址:
http://snowolf.iteye.com/blog/382749
DSA算法
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