Java加密技术（五）——非对称加密算法的由来DH

Java非对称加密算法dh

    接下来我们分析DH加密算法，一种适基于密钥一致协议的加密算法。

DH

Diffie-Hellman算法(D-H算法)，密钥一致协议。是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的、可以共享的密钥。换句话说，就是由甲方产出一对密钥（公钥、私钥），乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对（公钥、私钥）。以此为基线，作为数据传输保密基础，同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥（SecretKey）对数据加密。这样，在互通了本地密钥（SecretKey）算法后，甲乙双方公开自己的公钥，使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据，同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。不单单是甲乙双方两方，可以扩展为多方共享数据通讯，这样就完成了网络交互数据的安全通讯！该算法源于中国的同余定理——中国馀数定理。 



流程分析：



1.甲方构建密钥对儿，将公钥公布给乙方，将私钥保留；双方约定数据加密算法；乙方通过甲方公钥构建密钥对儿，将公钥公布给甲方，将私钥保留。

2.甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥加密数据，发送给乙方加密后的数据；乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥对数据解密。

3.乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥加密数据，发送给甲方加密后的数据；甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥对数据解密。











通过java代码实现如下：Coder类见 Java加密技术（一）

Java代码  收藏代码

import java.security.Key; 

import java.security.KeyFactory; 

import java.security.KeyPair; 

import java.security.KeyPairGenerator; 

import java.security.PublicKey; 

import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; 

import java.security.spec.X509EncodedKeySpec; 

import java.util.HashMap; 

import java.util.Map; 

 

import javax.crypto.Cipher; 

import javax.crypto.KeyAgreement; 

import javax.crypto.SecretKey; 

import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey; 

import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey; 

import javax.crypto.spec.DHParameterSpec; 

 

/**

* DH安全编码组件

* 

* @author 梁栋

* @version 1.0

* @since 1.0

*/ 

public abstract class DHCoder extends Coder { 

    public static final String ALGORITHM = "DH"; 

 

    /**

     * 默认密钥字节数

     * 

     * <pre>

     * DH

     * Default Keysize 1024  

     * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive).

     * </pre>

     */ 

    private static final int KEY_SIZE = 1024; 

 

    /**

     * DH加密下需要一种对称加密算法对数据加密，这里我们使用DES，也可以使用其他对称加密算法。

     */ 

    public static final String SECRET_ALGORITHM = "DES"; 

    private static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey"; 

    private static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey"; 

 

    /**

     * 初始化甲方密钥

     * 

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static Map<String, Object> initKey() throws Exception { 

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator 

                .getInstance(ALGORITHM); 

        keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE); 

 

        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); 

 

        // 甲方公钥 

        DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic(); 

 

        // 甲方私钥 

        DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate(); 

 

        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2); 

 

        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); 

        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); 

        return keyMap; 

    } 

 

    /**

     * 初始化乙方密钥

     * 

     * @param key

     *            甲方公钥

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception { 

        // 解析甲方公钥 

        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key); 

        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes); 

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); 

        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); 

 

        // 由甲方公钥构建乙方密钥 

        DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) pubKey).getParams(); 

 

        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator 

                .getInstance(keyFactory.getAlgorithm()); 

        keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec); 

 

        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); 

 

        // 乙方公钥 

        DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic(); 

 

        // 乙方私钥 

        DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate(); 

 

        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2); 

 

        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey); 

        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey); 

 

        return keyMap; 

    } 

 

    /**

     * 加密<br>

     * 

     * @param data

     *            待加密数据

     * @param publicKey

     *            甲方公钥

     * @param privateKey

     *            乙方私钥

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey, 

            String privateKey) throws Exception { 

 

        // 生成本地密钥 

        SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey); 

 

        // 数据加密 

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 

        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey); 

 

        return cipher.doFinal(data); 

    } 

 

    /**

     * 解密<br>

     * 

     * @param data

     *            待解密数据

     * @param publicKey

     *            乙方公钥

     * @param privateKey

     *            乙方私钥

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    public static byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey, 

            String privateKey) throws Exception { 

 

        // 生成本地密钥 

        SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey); 

        // 数据解密 

        Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm()); 

        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey); 

 

        return cipher.doFinal(data); 

    } 

 

    /**

     * 构建密钥

     * 

     * @param publicKey

     *            公钥

     * @param privateKey

     *            私钥

     * @return

     * @throws Exception

     */ 

    private static SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey) 

            throws Exception { 

        // 初始化公钥 

        byte[] pubKeyBytes = decryptBASE64(publicKey); 

 

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM); 

        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes); 

        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec); 

 

        // 初始化私钥 

        byte[] priKeyBytes = decryptBASE64(privateKey); 

 

        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes); 

        Key priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec); 

 

        KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance(keyFactory 

                .getAlgorithm()); 

        keyAgree.init(priKey); 

        keyAgree.doPhase(pubKey, true); 

 

        // 生成本地密钥 

        SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM); 

 

        return secretKey; 

    } 

 

    /**

     * 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()); 

    } 

} 





再给出一个测试类：

Java代码  收藏代码

import static org.junit.Assert.*; 

 

import java.util.Map; 

 

import org.junit.Test; 

 

/**

* 

* @author 梁栋

* @version 1.0

* @since 1.0

*/ 

public class DHCoderTest { 

 

    @Test 

    public void test() throws Exception { 

        // 生成甲方密钥对儿 

        Map<String, Object> aKeyMap = DHCoder.initKey(); 

        String aPublicKey = DHCoder.getPublicKey(aKeyMap); 

        String aPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(aKeyMap); 

 

        System.err.println("甲方公钥:\r" + aPublicKey); 

        System.err.println("甲方私钥:\r" + aPrivateKey); 

         

        // 由甲方公钥产生本地密钥对儿 

        Map<String, Object> bKeyMap = DHCoder.initKey(aPublicKey); 

        String bPublicKey = DHCoder.getPublicKey(bKeyMap); 

        String bPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(bKeyMap); 

         

        System.err.println("乙方公钥:\r" + bPublicKey); 

        System.err.println("乙方私钥:\r" + bPrivateKey); 

         

        String aInput = "abc "; 

        System.err.println("原文: " + aInput); 

 

        // 由甲方公钥，乙方私钥构建密文 

        byte[] aCode = DHCoder.encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey, 

                bPrivateKey); 

 

        // 由乙方公钥，甲方私钥解密 

        byte[] aDecode = DHCoder.decrypt(aCode, bPublicKey, aPrivateKey); 

        String aOutput = (new String(aDecode)); 

 

        System.err.println("解密: " + aOutput); 

 

        assertEquals(aInput, aOutput); 

 

        System.err.println(" ===============反过来加密解密================== "); 

        String bInput = "def "; 

        System.err.println("原文: " + bInput); 

 

        // 由乙方公钥，甲方私钥构建密文 

        byte[] bCode = DHCoder.encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey, 

                aPrivateKey); 

 

        // 由甲方公钥，乙方私钥解密 

        byte[] bDecode = DHCoder.decrypt(bCode, aPublicKey, bPrivateKey); 

        String bOutput = (new String(bDecode)); 

 

        System.err.println("解密: " + bOutput); 

 

        assertEquals(bInput, bOutput); 

    } 

 

} 





控制台输出：

Console代码  收藏代码

甲方公钥: 

MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz 

W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG 

kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAdAWBVmIzqcko 

Ej6qFjLDL2+Y3FPq1iRbnOyOpDj71yKaK1K+FhTv04B0zy4DKcvAASV7/Gv0W+bgqdmffRkqrQ== 

 

甲方私钥: 

MIHRAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX 

rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD 

TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQyAjACJRfy1LyR 

eHyD+4Hfb+xR0uoIGR1oL9i9Nk6g2AAuaDPgEVWHn+QXID13yL/uDos= 

 

乙方公钥: 

MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz 

W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG 

kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAVEYSfBA+I9nr 

dWw3OBv475C+eBrWBBYqt0m6/eu4ptuDQHwV4MmUtKAC2wc2nNrdb1wmBhY1X8RnWkJ1XmdDbQ== 

 

乙方私钥: 

MIHSAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX 

rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD 

TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQzAjEAqaZiCdXp 

2iNpdBlHRaO9ir70wo2n32xNlIzIX19VLSPCDdeUWkgRv4CEj/8k+/yd 

 

原文: abc  

解密: abc  

===============反过来加密解密==================  

原文: def  

解密: def  





如我所言，甲乙双方在获得对方公钥后可以对发送给对方的数据加密，同时也能对接收到的数据解密，达到了数据安全通信的目的！