JAVA 密码技术基础（第一部分）

Java 安全性编程概念
1. Java 平台是如何使安全编程更方便的
2. 什么是安全编程技术？
3. JDK 1.4 中集成了安全性
4. 第三方库充实了安全性
5. 展望

Java 平台是如何使安全编程更方便的

Java 编程语言和环境有许多特性使安全编程更方便：

• 无指针，这意味着 Java 程序不能对地址空间中的任意内存位置寻址。
• 字节码验证器，在编译成 .class 文件之后运行，在执行之前检查安全性问题。例如，访问超出数组大小的数组元素的尝试将被拒绝。因为缓冲区溢出攻击是造成大多数系统漏洞的主要原因，所以这是一种重要的安全性特性。
• 对资源访问的细颗粒度控制，用于 applet 和应用程序。例如，可以限制 applet 对磁盘空间的读或写，或者可以授权它仅从特定目录读数据。可以根据对代码签名的人以及代码来源处的 http 地址来进行授权。这些设置都出现在 java.policy 文件中。
• 大量库函数，这些函数用于主要密码构件和 SSL（本教程的主题）以及认证和授权（在本系列的第二篇教程中讨论）。此外，有众多的第三方库可用于额外的算法。

什么是安全编程技术？

简单地说，有多种编程风格和技术可以帮助确保应用程序更安全。考虑下列两个一般示例：

• 存储／删除密码。如果密码是存储在 Java String 对象中的，则直到对它进行垃圾收集或进程终止之前，密码会一直驻留在内存中。即使进行了垃圾收集，它仍会存在于空闲内存堆中，直到重用该内存空间为止。密码 String 在内存中驻留得越久，遭到窃听的危险性就越大。
  更糟的是，如果实际内存减少，则操作系统会将这个密码 String 换页调度到磁盘的交换空间，因此容易遭受磁盘块窃听攻击。
  为了将这种泄密的可能性降至最低（但不是消除），您应该将密码存储在 char 数组中，并在使用后对其置零。（String 是不可变的，所以无法对其置零。）
• 智能序列化。当为存储器或传输任何私有字段而序列化对象时，缺省情况下，这些对象都呈现在流中。因此，敏感数据很容易被窃听。可以使用 transient 关键字来标记属性，这样在流中将忽略该属性。

当在本教程中需要用到这些技术以及其它技术时，我们将更详细地讨论它们。

JDK 1.4 中集成了安全性

在 JDK 1.4 之前，许多安全性功能必须作为扩展添加到基本 Java 代码分发版中。严格的美国出口限制要求这种功能的分离。

现在，新的宽松法规使安全性特性和基本语言更紧密的集成成为可能。下列软件包（在 1.4 发行版之前作为扩展使用）现在集成到了 JDK 1.4 中：

• JCE（Java 密码术扩展）
• JSSE（Java 安全套接字扩展）
• JAAS（Java 认证和授权服务）

JDK 1.4 还引入了两种新功能：

• JGSS（Java 通用安全性服务 (Java General Security Service)）
• CertPath API（Java 证书路径 API (Java Certification Path API)）

第三方库充实了安全性

· 我们可以用第三方库（也称为提供程序）来增强当前 Java 语言中已经很丰富的功能集。提供程序添加了额外的安全性算法。

· 作为库示例，我们将使用 Bouncy Castle 提供程序。Bouncy Castle 库提供了其它密码算法，包括本教程什么是公钥密码术？和什么是数字签名？中讨论的流行的 RSA 算法。

· 尽管您的目录名和 java.security 文件可能有一点不同，但仍可用以下模板安装 Bouncy Castle 提供程序。要安装这个库，请下载 bcprov-jdk14-112.jar 文件并将它放到 j2sdk1.4.0\jre\lib\ext 和 Program Files\Java\J2re1.4.0\lib\ext 目录中。在两个 java.security 文件（他们位于上述相同的目录下，但位于“security”子目录而不是“ext”）中，将下面的行：

·

· security.provider.6=org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider

·

· 添加至这些行的末尾：

·

· security.provider.1=sun.security.provider.Sun

· security.provider.2=com.sun.net.ssl.internal.ssl.Provider

· security.provider.3=com.sun.rsajca.Provider

· security.provider.4=com.sun.crypto.provider.SunJCE

· security.provider.5=sun.security.jgss.SunProvider

· security.provider.6=org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider

展望

在本章中，我们已经介绍了 Java 语言提供的有助于确保编程保持安全的特性（无论是完全集成的还是基于扩展的）。我们提供了一些安全编程技术的通用示例以帮助您熟悉这个概念。我们介绍了过去是作为扩展的但现在集成到版本 1.4 发行版中的安全性技术；我们也注意到两种新的安全性技术。我们还说明了了第三方库通过提供新技术能够增强安全性程序。

在本教程余下的部分，我们将让您熟悉这些旨在提供安全的消息传递的概念（因为它们应用于 Java 编程）：

• 消息摘要。这是一种与消息认证码结合使用以确保消息完整性的技术。
• 私钥加密。被设计用来确保消息机密性的技术。
• 公钥加密。允许通信双方不必事先协商秘钥即可共享秘密消息的技术。
• 数字签名。证明另一方的消息确定来自正确通信方的位模式。
• 数字证书。通过让第三方认证机构认证消息，向数字签名添加另一级别安全性的技术。
• 代码签名。由可信的实体将签名嵌入被传递的代码中的概念。
• SSL/TLS。在客户机和服务器之间建立安全通信通道的协议。传输层安全性（Transport Layer Security (TLS)）是安全套接字层（Secure Sockets Layer (SSL)）的替代品。

当我们讨论上述每个主题时，都将提供示例和样本代码。