数字签名算法---加密学习笔记（五）

介绍

签名：就有安全性，抗否认性
数字签名：带有密钥（公钥，私钥）的消息摘要算法
作用：
1. 验证数据的完整性
2. 认证数据来源
3. 抗否认

数字签名遵循：私钥签名，公钥验证
常用的数字签名算法：RSA，DSA，ECDSA

RSA

介绍：
是经典算法，是目前为止使用最广泛的数字签名算法。

RSA数字签名算法的密钥实现与RSA的加密算法是一样的，算法的名称都叫RSA。密钥的产生和转换都是一样的。

RSA数字签名算法主要包括MD和SHA两类。
具体包括那些内容见下图：

例子：

package com.timliu.security.signature;

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.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

public class RSATest {
    public static final String src = "hello world";

    public static void main(String[] args) {
        jdkRSA();

    }

    /**
     * 说明： 用java的jdk里面相关方法实现rsa的签名及签名验证
     */
    public static void jdkRSA() {
        try {
            // 1.初始化密钥
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
                    .getInstance("RSA");
            //设置KEY的长度
            keyPairGenerator.initialize(512);
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            //得到公钥
            RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
            //得到私钥
            RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

            // 2.进行签名
            //用私钥进行签名
            PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(
                    rsaPrivateKey.getEncoded());
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            //构造一个privateKey
            PrivateKey privateKey = keyFactory
                    .generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
            //声明签名的对象
            Signature signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
            signature.initSign(privateKey);
            signature.update(src.getBytes());
            //进行签名
            byte[] result = signature.sign();
            System.out.println("jdk rsa sign:" + Hex.encodeHexString(result));

            // 3.验证签名
            //用公钥进行验证签名
            X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(
                    rsaPublicKey.getEncoded());
            keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            //构造一个publicKey
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
            //声明签名对象
            signature = Signature.getInstance("MD5withRSA");
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(src.getBytes());
            //验证签名
            boolean bool = signature.verify(result);
            System.out.println("jdk rsa verify:" + bool);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
        }

    }

}

运行结果:

RSA的应用场景：

DSA

介绍：
DSS(Digital Signature Standard)：数字签名标准
在DSS的基础上逐渐形成了DSA算法。
DSA(Digital Signature Algorithm)：数字签名算法

DSA与RSA的区别：
DSA仅包含数字签名，使用DSA这种算法的证书是没法进行加密通信的。
但是RSA既包含数字签名算法，也包含加解密。

例子：

package com.timliu.security.signature;

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.interfaces.DSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.DSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

public class DSATest {
    public static final String src = "hello world";

    public static void main(String[] args) {
        jdkDSA();

    }

    /**
     * 
     * 说明： 用java的jdk里面相关方法实现dsa的签名及签名验证
     */
    public static void jdkDSA() {
        try {
            // 1.初始化密钥
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
                    .getInstance("DSA");
            //设置密钥的长度
            keyPairGenerator.initialize(512);
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            //得到公钥
            DSAPublicKey dsaPublicKey = (DSAPublicKey) keyPair.getPublic();
            //得到私钥
            DSAPrivateKey dsaPrivateKey = (DSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

            // 2.进行签名
            //私钥进行签名
            PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(
                    dsaPrivateKey.getEncoded());
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");
            //得到执行签名时用到的privateKey
            PrivateKey privateKey = keyFactory
                    .generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withDSA");
            signature.initSign(privateKey);
            signature.update(src.getBytes());
            //执行签名
            byte[] result = signature.sign();
            System.out.println("jdk dsa sign:" + Hex.encodeHexString(result));

            // 3.验证签名
            //公钥进行验证
            X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(
                    dsaPublicKey.getEncoded());
            keyFactory = KeyFactory.getInstance("DSA");
            //得到验证签名时用到的publicKey
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
            signature = Signature.getInstance("SHA1withDSA");
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(src.getBytes());
            //执行验证
            boolean bool = signature.verify(result);
            System.out.println("jdk dsa verify:" + bool);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
        }

    }

}

运行结果：

DSA的应用场景：

ECDSA

介绍：
微软产品的序列号验证算法使用的就是ECDSA。

ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)：椭圆曲线数字签名算法

优点：
与传统的数字签名算法相比，速度快，强度高，签名短。

注意：
这里JDK实现ECDSA算法是在JDK1.7之后。

例子：

package com.timliu.security.signature;

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.interfaces.ECPrivateKey;
import java.security.interfaces.ECPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Hex;

public class ECDSATest {
    public static final String src = "hello world";

    public static void main(String[] args) {
        jdkECDSA();

    }

    /**
     * 说明： 用java的jdk里面相关方法实现ECDSA的签名及签名验证,要jdk7.x以上，ECDSA：椭圆曲线数字签名算法
     */
    public static void jdkECDSA() {
        try {
            // 1.初始化密钥
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
                    .getInstance("EC");
            //设置密钥的长度
            keyPairGenerator.initialize(256);
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            //得到公钥
            ECPublicKey ecPublicKey = (ECPublicKey) keyPair.getPublic();
            //得到私钥
            ECPrivateKey ecPrivateKey = (ECPrivateKey) keyPair.getPrivate();

            // 2.进行签名
            //私钥进行加密
            PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(
                    ecPrivateKey.getEncoded());
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");
            //得到签名用的privateKey
            PrivateKey privateKey = keyFactory
                    .generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withECDSA");
            signature.initSign(privateKey);
            signature.update(src.getBytes());//更新要签名的字符串
            //进行签名
            byte[] result = signature.sign();
            System.out.println("jdk ecdsa sign:" + Hex.encodeHexString(result));

            // 3.验证签名
            //公钥进行验证
            X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(
                    ecPublicKey.getEncoded());
            keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");
            //得到验证签名用的publicKey
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
            signature = Signature.getInstance("SHA1withECDSA");
            signature.initVerify(publicKey);
            signature.update(src.getBytes());
            //进行验证
            boolean bool = signature.verify(result);
            System.out.println("jdk ecdsa verify:" + bool);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.toString());
        }

    }

}

运行结果：

ECDSA应用场景：

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