java-信息安全（十七）-*.PFX(*.p12)&个人信息交换文件

java-信息安全（十七）-.PFX(.p12)&个人信息交换文件

原文地址

http://snowolf.iteye.com/blog/735294

与计费系统打交道，少不了用到加密/解密实现。为了安全起见，通过非对称加密交换对称加密密钥更是不可或缺。那么需要通过什么载体传递非对称算法公钥/私钥信息？数字证书是公钥的载体，而密钥库可以包含公钥、私钥信息。
JKS和PKCS#12都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者，搞Java开发，尤其是接触过HTTPS平台的朋友，并不陌生。JKS文件（通常为*.jks或*.keystore，扩展名无关）可以通过Java原生工具——KeyTool生成；而后者PKCS#12文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件），则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。
当然，这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的！当然，这种转换需要通过KeyTool工具进行！
回归正题，计费同事遇到一个难题：合作方交给他们一个*.pfx文件，需要他们从中提取密钥，然后进行加密交互。其实，通过Java直接操作密钥库文件（或个人信息交换文件）对于一般Java开发人员来说，这都是个冷门。不接触数字安全，根本不知所云。况且，Java原生的密钥库文件格式为JKS，如何操作*.pfx文件？密钥库操作需要获知密钥库别名，*.pfx别名是什么？！接下来就解决这些问题！
方案：

通过keytool密钥库导入命令importkeystore，将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
检索新生成的密钥库文件，提取别名信息。
由密钥库文件导出数字证书（这里将用到别名）。
通过代码提取公钥/私钥、签名算法等

先看格式转换：

cmd：

echo 格式转换  
keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456

-importkeystore导入密钥库，通过格式设定，我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。
-v显示详情
-srckeystore源密钥库，这里是zlex.pfx
-srcstoretype源密钥库格式，这里为pkcs12
-srcstorepass源密钥库密码，这里为123456
-destkeystore目标密钥库，这里为zlex.keystore
-deststoretype目标密钥库格式，这里为jks，默认值也如此
-deststorepass目标密钥库密码，这里为123456
通过这个操作，我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。

这时，我们已经获得了密钥库文件，只要确定对应的别名信息，就可以提取公钥/私钥，以及数字证书，进行加密交互了！

cmd:

echo 查看证书  
keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -v

-list列举密钥库
-keystore密钥库，这里是zlex.keystore
-storepass密钥库密码，这里是123456
-v显示详情

这里需要细致观察一下别名信息！！！就是红框中的数字1！！！
现在，我们把证书导出！

echo 导出证书  
keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456

-exportcert导出证书
-alias别名，这里是1
-keystore密钥库，这里是zlex.keystore
-file证书文件，这里是zlex.crt
-storepass密钥库密码，这里是123456

现在证书也导出了，我们可以提取公钥/私钥，进行加密/解密，签名/验证操作了！当然，即便没有证书，我们也能够通过密钥库（JKS格式）文件获得证书，以及公钥/私钥、签名算法等。
补充代码，其实就是对Java加密技术（八）的修改

/** 
 * 2010-8-11 
 */  
  
import java.io.FileInputStream;  
import java.security.KeyStore;  
import java.security.PrivateKey;  
import java.security.PublicKey;  
import java.security.Signature;  
import java.security.cert.Certificate;  
import java.security.cert.CertificateFactory;  
import java.security.cert.X509Certificate;  
import java.util.Date;  
  
import javax.crypto.Cipher;  
  
/** 
 * 证书操作类 
 *  
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a> 
 * @since 1.0 
 */  
public class CertificateCoder {  
    /** 
     * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE 
     */  
    public static final String KEY_STORE = "JKS";  
  
    public static final String X509 = "X.509";  
  
    /** 
     * 由 KeyStore获得私钥 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param keyStorePassword 
     * @param alias 
     * @param aliasPassword 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath,  
            String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)  
            throws Exception {  
        KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);  
        PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias,  
                aliasPassword.toCharArray());  
        return key;  
    }  
  
    /** 
     * 由 Certificate获得公钥 
     *  
     * @param certificatePath 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)  
            throws Exception {  
        Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
        PublicKey key = certificate.getPublicKey();  
        return key;  
    }  
  
    /** 
     * 获得Certificate 
     *  
     * @param certificatePath 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    private static Certificate getCertificate(String certificatePath)  
            throws Exception {  
        CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory  
                .getInstance(X509);  
        FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);  
  
        Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);  
        in.close();  
  
        return certificate;  
    }  
  
    /** 
     * 获得Certificate 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param keyStorePassword 
     * @param alias 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,  
            String keyStorePassword, String alias) throws Exception {  
        KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);  
        Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);  
  
        return certificate;  
    }  
  
    /** 
     * 获得KeyStore 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param password 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)  
            throws Exception {  
        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);  
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);  
        ks.load(is, password.toCharArray());  
        is.close();  
        return ks;  
    }  
  
    /** 
     * 私钥加密 
     *  
     * @param data 
     * @param keyStorePath 
     * @param keyStorePassword 
     * @param alias 
     * @param aliasPassword 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,  
            String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)  
            throws Exception {  
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                alias, aliasPassword);  
  
        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);  
  
        return cipher.doFinal(data);  
  
    }  
  
    /** 
     * 私钥解密 
     *  
     * @param data 
     * @param keyStorePath 
     * @param alias 
     * @param keyStorePassword 
     * @param aliasPassword 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,  
            String alias, String keyStorePassword, String aliasPassword)  
            throws Exception {  
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                alias, aliasPassword);  
  
        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  
  
        return cipher.doFinal(data);  
  
    }  
  
    /** 
     * 公钥加密 
     *  
     * @param data 
     * @param certificatePath 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  
            throws Exception {  
  
        // 取得公钥  
        PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  
  
        return cipher.doFinal(data);  
  
    }  
  
    /** 
     * 公钥解密 
     *  
     * @param data 
     * @param certificatePath 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  
            throws Exception {  
        // 取得公钥  
        PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
  
        // 对数据加密  
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  
  
        return cipher.doFinal(data);  
  
    }  
  
    /** 
     * 验证Certificate 
     *  
     * @param certificatePath 
     * @return 
     */  
    public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {  
        return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);  
    }  
  
    /** 
     * 验证Certificate是否过期或无效 
     *  
     * @param date 
     * @param certificatePath 
     * @return 
     */  
    public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {  
        boolean status = true;  
        try {  
            // 取得证书  
            Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
            // 验证证书是否过期或无效  
            status = verifyCertificate(date, certificate);  
        } catch (Exception e) {  
            status = false;  
        }  
        return status;  
    }  
  
    /** 
     * 验证证书是否过期或无效 
     *  
     * @param date 
     * @param certificate 
     * @return 
     */  
    private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {  
        boolean status = true;  
        try {  
            X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;  
            x509Certificate.checkValidity(date);  
        } catch (Exception e) {  
            status = false;  
        }  
        return status;  
    }  
  
    /** 
     * 签名 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param alias 
     * @param keyStorePassword 
     * @param aliasPassword 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static byte[] sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,  
            String keyStorePassword, String aliasPassword) throws Exception {  
        // 获得证书  
        X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(  
                keyStorePath, keyStorePassword, alias);  
  
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                alias, aliasPassword);  
  
        // 构建签名  
        Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
                .getSigAlgName());  
        signature.initSign(privateKey);  
        signature.update(sign);  
        return signature.sign();  
    }  
  
    /** 
     * 验证签名 
     *  
     * @param data 
     * @param sign 
     * @param certificatePath 
     * @return 
     * @throws Exception 
     */  
    public static boolean verify(byte[] data, byte[] sign,  
            String certificatePath) throws Exception {  
        // 获得证书  
        X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);  
        // 获得公钥  
        PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();  
        // 构建签名  
        Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
                .getSigAlgName());  
        signature.initVerify(publicKey);  
        signature.update(data);  
  
        return signature.verify(sign);  
  
    }  
  
    /** 
     * 验证Certificate 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param keyStorePassword 
     * @param alias 
     * @return 
     */  
    public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,  
            String keyStorePassword, String alias) {  
        boolean status = true;  
        try {  
            Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath,  
                    keyStorePassword, alias);  
            status = verifyCertificate(date, certificate);  
        } catch (Exception e) {  
            status = false;  
        }  
        return status;  
    }  
  
    /** 
     * 验证Certificate 
     *  
     * @param keyStorePath 
     * @param keyStorePassword 
     * @param alias 
     * @return 
     */  
    public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath,  
            String keyStorePassword, String alias) {  
        return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, keyStorePassword,  
                alias);  
    }  
}

View Code

相信上述代码已经帮朋友们解决了相当多的问题！
给出测试类：

import static org.junit.Assert.*;  
  
import java.util.Date;  
  
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;  
import org.junit.Test;  
  
/** 
 * 证书操作验证类 
 *  
 * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a> 
 * @version 1.0 
 * @since 1.0 
 */  
public class CertificateCoderTest {  
    private String certificatePath = "zlex.crt";  
    private String keyStorePath = "zlex.keystore";  
    private String keyStorePassword = "123456";  
    private String aliasPassword = "123456";  
    private String alias = "1";  
  
    @Test  
    public void test() throws Exception {  
        System.err.println("公钥加密——私钥解密");  
        String inputStr = "Ceritifcate";  
        byte[] data = inputStr.getBytes();  
  
        byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,  
                certificatePath);  
  
        byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,  
                keyStorePath, alias, keyStorePassword, aliasPassword);  
        String outputStr = new String(decrypt);  
  
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "

" + "解密后: " + outputStr);  
  
        // 验证数据一致  
        assertArrayEquals(data, decrypt);  
  
        // 验证证书有效  
        assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));  
  
    }  
  
    @Test  
    public void testSign() throws Exception {  
        System.err.println("私钥加密——公钥解密");  
  
        String inputStr = "sign";  
        byte[] data = inputStr.getBytes();  
  
        byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,  
                keyStorePath, keyStorePassword, alias, aliasPassword);  
  
        byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,  
                certificatePath);  
  
        String outputStr = new String(decodedData);  
        System.err.println("加密前: " + inputStr + "

" + "解密后: " + outputStr);  
        assertEquals(inputStr, outputStr);  
  
        System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  
        // 产生签名  
        byte[] sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,  
                keyStorePassword, aliasPassword);  
        System.err.println("签名:
" + Hex.encodeHexString(sign));  
  
        // 验证签名  
        boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,  
                certificatePath);  
        System.err.println("状态:
" + status);  
        assertTrue(status);  
    }  
  
    @Test  
    public void testVerify() throws Exception {  
        System.err.println("密钥库证书有效期验证");  
        boolean status = CertificateCoder.verifyCertificate(new Date(),  
                keyStorePath, keyStorePassword, alias);  
        System.err.println("证书状态:
" + status);  
        assertTrue(status);  
    }  
}

View Code

第一个测试方法，用于提取公钥/私钥进行加密/解密操作。
第二个测试方法，用于提取签名算法进行签名/验证操作。
第三个测试方法，用于测试密钥库该别名对应的证书，当前日期下，是否有效。

OK，任务完成，密钥成功提取，剩下的都是代码基本功了！