1 数字证书

在构建Java代码实现前，我们需要完成证书的制作。

1.1 制作证书

1.1.1 生成keyStroe文件

Keytool 是一个Java数据证书的管理工具 ,Keytool 将密钥（key）和证书（certificates）存在一个称为keystore的文件中，在keystore里，包含两种数据： 密钥实体（Key entity）——密钥（secret key）又或者是私钥和配对公钥（采用非对称加密）
在命令行下执行以下命令：

keytool -genkeypair -validity 36000 -alias www.zlex.org -keyalg RSA -keystore d:\zlex.keystore  

其中，命令中的参数：

• genkeypair：表示生成密钥
• validity：指定证书有效期，这里是36000天
• alias：指定别名，这里是www.zlex.org，keystore都关联这一个独一无二的alias，这个alias通常不区分大小写，默认值为mykey
• keyalg：指定算法，这里是RSA
• keystore：指定存储位置，这里是d:\zlex.keystore
• storetype：密钥库类型，SUN默认指定的是JKS，可以人为修改

在这里我使用的密码为 123456
控制台输出：

输入keystore密码：  
再次输入新密码:  
您的名字与姓氏是什么？  
  [Unknown]：  www.zlex.org  
您的组织单位名称是什么？  
  [Unknown]：  zlex  
您的组织名称是什么？  
  [Unknown]：  zlex  
您所在的城市或区域名称是什么？  
  [Unknown]：  BJ  
您所在的州或省份名称是什么？  
  [Unknown]：  BJ  
该单位的两字母国家代码是什么  
  [Unknown]：  CN  
CN=www.zlex.org, OU=zlex, O=zlex, L=BJ, ST=BJ, C=CN 正确吗？  
  [否]：  Y  
  
输入<tomcat>的主密码  
        （如果和 keystore 密码相同，按回车）：  
再次输入新密码:  

这时，在D盘下会生成一个zlex.keystore的文件

1.1.2 生成自签名证书

只有keyStore文件是不够的，还需要证书文件，证书才是直接提供给外界使用的公钥凭证。
导出证书：

keytool  -exportcert -keystore d:\zlex.keystore -alias www.zlex.org -file d:\zlex.cer -rfc  

其中，命令中的参数：

• exportcert：指定为导出操作
• keystore：指定keystore文件
• alias：指定导出keystore文件中的别名
• file：指向导出路径
• rfc：以文本格式输出，也就是以BASE64编码输出

这里的密码是 123456

控制台输出：

输入keystore密码：  
保存在文件中的认证 <d:\zlex.cer>  

当然，使用是需要导入证书的！
在jdk1.6时
export改名为exportcert
genkey改名为genkeypair
但同时也支持原来的命令参数

1.2 实际操作

公私钥，一般是私钥自己拥有，公钥对外暴露
公私钥在加密解密方面使用：

• 公钥：加密，保证信息的隐私
• 私钥：解密

公私钥在加签验签方面使用：

• 公钥：验签
• 私钥：加签，为了验证发送方是否正确

用到的常量

 /**
     * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE
     */
    public static final String KEY_STORE = "JKS";
    public static final String X509 = "X.509";

    static BASE64Decoder de = new BASE64Decoder();
    static BASE64Encoder en = new BASE64Encoder();

1.2.1 获取公钥

1.2.1.1 通过流式获取公钥

/**
     * 由Certificate获得公钥
     */
    private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)throws Exception {
        CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);
        Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);
        in.close();
        
        PublicKey key = certificate.getPublicKey();
        return key;
    }

或者如下代码也是通过流式获取的，并验签

public static void main(String[] args) throws Exception {
        Certificate certificate = null;       
        try {
            CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("请求的证书类型的名称");
            FileInputStream bais = new FileInputStream("C:\\Users\\dell\\Desktop\\public.cer");
            certificate = cf.generateCertificate(bais);
            PublicKey publicKey = certificate.getPublicKey();
            
            String data = "验签原始字符串";
            String signData="私钥加签后签文";
           //验签            
            Signature sign = Signature.getInstance("请求算法的标准名称");
            sign.initVerify(publicKey);
            sign.update(data.getBytes());
            BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
            boolean verfiy =  sign.verify(decoder.decodeBuffer(signData));
            System.out.println("响应》》》》》验签结果》》》》》》》》:" + verfiy);
        } catch (CertificateException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

1.2.1.2 通过文本文件获取公钥

public static void main(String[] args) throws Exception{
        String merCert = "-----BEGIN CERTIFICATE-----" +
                "公钥证书文件"+
                "-----END CERTIFICATE-----";
        merCert = merCert.trim().replaceAll("-----BEGIN CERTIFICATE-----", "").replaceAll("-----END CERTIFICATE-----", "");
        try {
            BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
            byte[] byteCert = decoder.decodeBuffer(merCert);
            ByteArrayInputStream bain = new ByteArrayInputStream(byteCert);
            CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("请求的证书类型的名称");
            Certificate certificate = cf.generateCertificate(bain);
            PublicKey publicKey = certificate.getPublicKey();
            String data = "验签原始字符串";
            String signData="私钥加签后签文";
           //验签            
            Signature sign = Signature.getInstance("请求算法的标准名称");
            sign.initVerify(publicKey);
            sign.update(data.getBytes());
            
            boolean verfiy =  sign.verify(decoder.decodeBuffer(signData));
            System.out.println("响应》》》》》验签结果》》》》》》》》:" + verfiy);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

1.2.2 获取私钥

1.2.2.1 知道别名获取私钥

private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception {
        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
        ks.load(is, password.toCharArray());
        is.close();
        PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());
        return key;
    }

1.2.2.2 不知道别名获取私钥

public static void main(String[] args) throws Exception {
        //加载私钥 根据路径读取私钥
        InputStream key = new FileInputStream("C:\\Users\\dell\\Desktop\\test.pfx");
        //密钥存储类型  Java加密体系结构标准算法名称文档有关标准密钥库类型的信息
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("PKCS12");
        try{//加载私钥 流和密码
            ks.load(key, "test".toCharArray());
        }finally{
            key.close();
        }

        PrivateKey privateKey = null;
        Enumeration<String> keyAlias = ks.aliases();
        while (keyAlias.hasMoreElements()) {
            String nextElement = keyAlias.nextElement();
            System.out.println("keyAlias.nextElement()=" + nextElement);
            boolean keyEntryFlag = ks.isKeyEntry(nextElement);
            System.out.println("keyAlias.nextElement().isKeyEntry=" + keyEntryFlag);
            if (keyEntryFlag) {
                privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(nextElement, "test".toCharArray());
                break;
            }
        }
 }    

1.2.2.3 获取私钥时异常UnrecoverableKeyException

注意：如果如下两出密码不同会报错：java.security.UnrecoverableKeyException: Cannot recover key

在这里插入图片描述
图中的密码一是密钥库keystore密码，密码二是别名密码

1.2.2.3.1 把密码修改为一致密码

把密码修改为一致密码即密钥库密码和别名密码用的一致
这时候就修改别名密码：

keytool -keystore d:\test.keystore -storepass 123456 -keypasswd -alias test -keypass 456789 -new 123456

其中，命令中的参数：

• keystore：指定keystore文件
• storepass：密钥库密码
• keypasswd：更改条目的密钥口令
• alias：密钥别名
• keypass：旧的别名密码
• new：新的别名密码

1.2.2.3.2 不同密码不同处理

一般在获取私钥时会报这个错误java.security.UnrecoverableKeyException: Cannot recover key，那么就在获取时处理这个密码错误

解决方法：在获取密码库keystore时用keystore密码，通过别名获取私钥时就用别名密码
如下：

private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath, String alias, String password) throws Exception {
        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
        ks.load(is, "密钥库密码".toCharArray());
        is.close();
        PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias, "别名密码".toCharArray());
        return key;
    }

1.2.3 加密解密

1.2.3.1 私钥加密解密

  /**
     * 私钥加密
     */
    public static String encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,String alias, String password) throws Exception {
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
        // 对数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
        return en.encode(cipher.doFinal(data));
    }

    /**
     * 私钥解密
     */
    public static String decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,String alias, String password) throws Exception {
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, alias, password);
        // 对数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        return new String(cipher.doFinal(data));

    }

1.2.3.2 公钥加密解密

    /**
     * 公钥加密
     */
    public static String 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 en.encode(cipher.doFinal(data));
    }

    /**
     * 公钥解密
     */
    public static String 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 new String(cipher.doFinal(data));
    }

1.2.4 验签加签

     public static String sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,String password) throws Exception {
        // 获得证书  
        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
        ks.load(is, password.toCharArray());
        is.close();
        X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) ks.getCertificate(alias);
       
        // 取得私钥  
        PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password.toCharArray());
        // 构建签名
        Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate.getSigAlgName());
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(sign);
        return en.encode(signature.sign());
    }

    /**
     * 验证签名
     */
    public static boolean verify(byte[] data, String sign,String certificatePath) throws Exception {
        // 获得证书  
        CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);
        X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate)certificateFactory.generateCertificate(in);
        in.close();
        // 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(de.decodeBuffer(sign));
    }

1.2.5 验证证书有效期

1.2.5.1 验证公钥有效期

    /**
     * 验证Certificate是否过期或无效
     */
    public static boolean verifyCertificate(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(new Date(), certificate);
        } catch (Exception e) {
            status = false;
        }
        return status;
    }
    /**
     * 验证证书是否过期或无效
     */
    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;
    }

1.2.5.2 验证私钥钥有效期

    /**
     * 验证Certificate
     */
    public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,String alias, String password) {
        boolean status = true;
        try {
            Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath, alias,password);
            status = verifyCertificate(date, certificate);
        } catch (Exception e) {
            status = false;
        }
        return status;
    }

    /**
     * 验证Certificate
     */
    public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath, String alias,String password) {
        return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, alias, password);
    }

1.2.6 结果验证

    private static String password = "123456";
    private static String alias = "test";
    private static String certificatePath = "e:/test.cer";
    private static String keyStorePath = "e:/test.keystore";
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        System.err.println("公钥加密——私钥解密");
        String inputStr = "Ceritifcate";  
        byte[] data = inputStr.getBytes();  
  
        String encrypt = encryptByPublicKey(data,certificatePath);
        String decrypt = decryptByPrivateKey(de.decodeBuffer(encrypt),keyStorePath, alias, password);

        System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" +"加密中: " + encrypt + "\n\r"+ "解密后: " + decrypt);
        System.err.println("公钥加密——私钥解密");

        System.err.println("私钥加密——公钥解密");

        String inputStr_new = "sign";
        byte[] data_new = inputStr_new.getBytes();

        String encodedData = encryptByPrivateKey(data_new,keyStorePath, alias, password);
        String decodedData = decryptByPublicKey(de.decodeBuffer(encodedData),certificatePath);

        System.err.println("加密前: " + inputStr_new + "\n\r" +"加密中: " + encodedData + "\n\r"+ "解密后: " + decodedData);

        System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");
        // 产生签名
        String sign = sign(de.decodeBuffer(encodedData), keyStorePath, alias,password);
        System.err.println("签名:\r\n" + sign);
        // 验证签名
        boolean status = verify(de.decodeBuffer(encodedData),sign,certificatePath);
        System.err.println("状态:\r\n" + status);
    }  

2 PFX(，p12)&信息交换文件

2.1 问题引入

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！
假如有个*.pfx文件，需要他们从中提取密钥，然后进行加密交互。但是，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！

2.2 解决方案

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

实际操作：

keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkey
store 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

查看证书，以及证书别名

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
  在这里插入图片描述
  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！

keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 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
剩下的就和上面的一样了