java结合keytool如何实现非对称签名和验证详解
作者：imaidata
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
参考 还有姊妹篇：java结合keytool实现非对称加密和解密
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java安全官方教程。
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----- MIICXQIBAAKBgQCzVDmu6Cf2QF7cERCGYU3B8Epm6pkkpMZFgotphXMgAmBBNJbh Si7qPH4R5JlEm1ZXPr5DZH/pyJBWQhiiHGeUAOve+GOgvt9Rk25r7OEWYvn/GCr/ JBfLBGqwtlzn/t2s2x04IooshsGkOd6YpZoztkEDtu2gKHedFczF607IvwIDAQAB AoGAMdbIqUmwQYomUvcTJqXIXIwRwYSVx09cI1lisZL7Kfw/ECAzhq19WHAzgXmM 9zpMxraTXluCCVFKfA6mlfda+ZoBlKSYdOecwNB+TSAumf9XK8uHW/g8C+Ykq9OG g9Uiy8rKnl12Zaiu9H8L82ud0CkTFW2636/PuKgtp+4YbXECQQDhKdh8lwgumg7H YIw5476QOHnPL7c3OFPGtaOZMZJkjMPfRzgR4B5PjcGnOLDoTlkATcBPmXtLwwJJ SzaBdaRjAkEAy+NwdOzC1yQrTrkZQx1brNjO3iytfkl3t1xAWyz5Sy1IB7+4fsod Eh3br5E1o5YRipY2GJZvp2OAAt3tz6iS9QJASvIYwu+qo4hX3vk9847gwTRrJxFk 1JaFHCEdgUJEzf8ku08DVL/alvRCPxzZlZluenFmz5fwuDkCq87DJ7g2rQJBAMDM +SnIPdMeA8n0pRvfJjLD7pMP4pu6M3fzx3Owiqj5T9TsCjXzQBxCmdxizzs7DKll tA/6Kek64PFVFa25tgUCQQCTM1VwfNKjFbd+0HuF6WAs3Odjuo0gKk/QIjdn7M5/ I0kxEApKxTto3oiuCQGeYL/sqy3WjM0476w48+xUsQeF -----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，谢谢大家对脚本之家的支持。