ECC-Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学

ECC
ECC-Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学，是目前已知的公钥体制中，对每比特所提供加密强度最高的一种体制。在软件注册保护方面起到很大的作用，一般的序列号通常由该算法产生。

   
当我开始整理《Java加密技术（二）》的时候，我就已经在开始研究ECC了，但是关于Java实现ECC算法的资料实在是太少了，无论是国内还是国外的资料，无论是官方还是非官方的解释，最终只有一种答案——ECC算法在jdk1.5后加入支持，目前仅仅只能完成密钥的生成与解析。 如果想要获得ECC算法实现，需要调用硬件完成加密/解密（ECC算法相当耗费资源，如果单纯使用CPU进行加密/解密，效率低下），涉及到Java Card领域，PKCS#11。 其实，PKCS#11配置很简单，但缺乏硬件设备，无法尝试！



    尽管如此，我照旧提供相应的Java实现代码，以供大家参考。



通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一）

1. import java.math.BigInteger;
2. import java.security.Key;
3. import java.security.KeyFactory;
4. import java.security.interfaces.ECPrivateKey;
5. import java.security.interfaces.ECPublicKey;
6. import java.security.spec.ECFieldF2m;
7. import java.security.spec.ECParameterSpec;
8. import java.security.spec.ECPoint;
9. import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;
10. import java.security.spec.ECPublicKeySpec;
11. import java.security.spec.EllipticCurve;
12. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
13. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
14. import java.util.HashMap;
15. import java.util.Map;
16. import javax.crypto.Cipher;
17. import javax.crypto.NullCipher;
18. import sun.security.ec.ECKeyFactory;
19. import sun.security.ec.ECPrivateKeyImpl;
20. import sun.security.ec.ECPublicKeyImpl;
21. /**
22. * ECC安全编码组件
23. *
24. * @author 梁栋
25. * @version 1.0
26. * @since 1.0
27. */
28. public abstract class ECCCoder extends Coder {
29. public static final String ALGORITHM = "EC";
30. private static final String PUBLIC_KEY = "ECCPublicKey";
31. private static final String PRIVATE_KEY = "ECCPrivateKey";
32. /**
33. * 解密<br>
34. * 用私钥解密
35. *
36. * @param data
37. * @param key
38. * @return
39. * @throws Exception
40. */
41. public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
42. // 对密钥解密
43. byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);
44. // 取得私钥
45. PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
46. KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;
47. ECPrivateKey priKey = (ECPrivateKey) keyFactory
48. .generatePrivate(pkcs8KeySpec);
49. ECPrivateKeySpec ecPrivateKeySpec = new ECPrivateKeySpec(priKey.getS(),
50. priKey.getParams());
51. // 对数据解密
52. // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现
53. Cipher cipher = new NullCipher();
54. // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());
55. cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey, ecPrivateKeySpec.getParams());
56. return cipher.doFinal(data);
57. }
58. /**
59. * 加密<br>
60. * 用公钥加密
61. *
62. * @param data
63. * @param privateKey
64. * @return
65. * @throws Exception
66. */
67. public static byte[] encrypt(byte[] data, String privateKey)
68. throws Exception {
69. // 对公钥解密
70. byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);
71. // 取得公钥
72. X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
73. KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;
74. ECPublicKey pubKey = (ECPublicKey) keyFactory
75. .generatePublic(x509KeySpec);
76. ECPublicKeySpec ecPublicKeySpec = new ECPublicKeySpec(pubKey.getW(),
77. pubKey.getParams());
78. // 对数据加密
79. // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现
80. Cipher cipher = new NullCipher();
81. // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());
82. cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey, ecPublicKeySpec.getParams());
83. return cipher.doFinal(data);
84. }
85. /**
86. * 取得私钥
87. *
88. * @param keyMap
89. * @return
90. * @throws Exception
91. */
92. public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)
93. throws Exception {
94. Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
95. return encryptBASE64(key.getEncoded());
96. }
97. /**
98. * 取得公钥
99. *
100. * @param keyMap
101. * @return
102. * @throws Exception
103. */
104. public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)
105. throws Exception {
106. Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
107. return encryptBASE64(key.getEncoded());
108. }
109. /**
110. * 初始化密钥
111. *
112. * @return
113. * @throws Exception
114. */
115. public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {
116. BigInteger x1 = new BigInteger(
117. "2fe13c0537bbc11acaa07d793de4e6d5e5c94eee8", 16);
118. BigInteger x2 = new BigInteger(
119. "289070fb05d38ff58321f2e800536d538ccdaa3d9", 16);
120. ECPoint g = new ECPoint(x1, x2);
121. // the order of generator
122. BigInteger n = new BigInteger(
123. "5846006549323611672814741753598448348329118574063", 10);
124. // the cofactor
125. int h = 2;
126. int m = 163;
127. int[] ks = { 7, 6, 3 };
128. ECFieldF2m ecField = new ECFieldF2m(m, ks);
129. // y^2+xy=x^3+x^2+1
130. BigInteger a = new BigInteger("1", 2);
131. BigInteger b = new BigInteger("1", 2);
132. EllipticCurve ellipticCurve = new EllipticCurve(ecField, a, b);
133. ECParameterSpec ecParameterSpec = new ECParameterSpec(ellipticCurve, g,
134. n, h);
135. // 公钥
136. ECPublicKey publicKey = new ECPublicKeyImpl(g, ecParameterSpec);
137. BigInteger s = new BigInteger(
138. "1234006549323611672814741753598448348329118574063", 10);
139. // 私钥
140. ECPrivateKey privateKey = new ECPrivateKeyImpl(s, ecParameterSpec);
141. Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);
142. keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
143. keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
144. return keyMap;
145. }
146. }

请注意上述代码中的TODO内容，再次提醒注意，Chipher不支持EC算法 ，以上代码仅供参考。Chipher、Signature、KeyPairGenerator、KeyAgreement、SecretKey均不支持EC算法。为了确保程序能够正常执行，我们使用了NullCipher类，验证程序。



照旧提供一个测试类：

1. import static org.junit.Assert.*;
2. import java.math.BigInteger;
3. import java.security.spec.ECFieldF2m;
4. import java.security.spec.ECParameterSpec;
5. import java.security.spec.ECPoint;
6. import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;
7. import java.security.spec.ECPublicKeySpec;
8. import java.security.spec.EllipticCurve;
9. import java.util.Map;
10. import org.junit.Test;
11. /**
12. *
13. * @author 梁栋
14. * @version 1.0
15. * @since 1.0
16. */
17. public class ECCCoderTest {
18. @Test
19. public void test() throws Exception {
20. String inputStr = "abc";
21. byte[] data = inputStr.getBytes();
22. Map<String, Object> keyMap = ECCCoder.initKey();
23. String publicKey = ECCCoder.getPublicKey(keyMap);
24. String privateKey = ECCCoder.getPrivateKey(keyMap);
25. System.err.println("公钥: \n" + publicKey);
26. System.err.println("私钥： \n" + privateKey);
27. byte[] encodedData = ECCCoder.encrypt(data, publicKey);
28. byte[] decodedData = ECCCoder.decrypt(encodedData, privateKey);
29. String outputStr = new String(decodedData);
30. System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);
31. assertEquals(inputStr, outputStr);
32. }
33. }

控制台输出：

1. 公钥:
2. MEAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEDLAAEAv4TwFN7vBGsqgfXk95ObV5clO7oAokHD7BdOP9YMh8u
3. gAU21TjM2qPZ
4. 私钥：
5. MDICAQAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEEGzAZAgEBBBTYJsR3BN7TFw7JHcAHFkwNmfil7w==
6. 加密前: abc
7. 解密后: abc