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  • 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
    1. import java.security.Key;  
    2. import java.security.KeyFactory;  
    3. import java.security.KeyPair;  
    4. import java.security.KeyPairGenerator;  
    5. import java.security.PublicKey;  
    6. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
    7. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
    8. import java.util.HashMap;  
    9. import java.util.Map;  
    10.   
    11. import javax.crypto.Cipher;  
    12. import javax.crypto.KeyAgreement;  
    13. import javax.crypto.SecretKey;  
    14. import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;  
    15. import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;  
    16. import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;  
    17.   
    18. /** 
    19.  * DH安全编码组件 
    20.  *  
    21.  * @author 梁栋 
    22.  * @version 1.0 
    23.  * @since 1.0 
    24.  */  
    25. public abstract class DHCoder extends Coder {  
    26.     public static final String ALGORITHM = "DH";  
    27.   
    28.     /** 
    29.      * 默认密钥字节数 
    30.      *  
    31.      * <pre> 
    32.      * DH 
    33.      * Default Keysize 1024   
    34.      * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive). 
    35.      * </pre> 
    36.      */  
    37.     private static final int KEY_SIZE = 1024;  
    38.   
    39.     /** 
    40.      * 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。 
    41.      */  
    42.     public static final String SECRET_ALGORITHM = "DES";  
    43.     private static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey";  
    44.     private static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey";  
    45.   
    46.     /** 
    47.      * 初始化甲方密钥 
    48.      *  
    49.      * @return 
    50.      * @throws Exception 
    51.      */  
    52.     public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {  
    53.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator  
    54.                 .getInstance(ALGORITHM);  
    55.         keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);  
    56.   
    57.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
    58.   
    59.         // 甲方公钥  
    60.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  
    61.   
    62.         // 甲方私钥  
    63.         DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();  
    64.   
    65.         Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  
    66.   
    67.         keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  
    68.         keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  
    69.         return keyMap;  
    70.     }  
    71.   
    72.     /** 
    73.      * 初始化乙方密钥 
    74.      *  
    75.      * @param key 
    76.      *            甲方公钥 
    77.      * @return 
    78.      * @throws Exception 
    79.      */  
    80.     public static Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception {  
    81.         // 解析甲方公钥  
    82.         byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);  
    83.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);  
    84.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  
    85.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  
    86.   
    87.         // 由甲方公钥构建乙方密钥  
    88.         DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) pubKey).getParams();  
    89.   
    90.         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator  
    91.                 .getInstance(keyFactory.getAlgorithm());  
    92.         keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec);  
    93.   
    94.         KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
    95.   
    96.         // 乙方公钥  
    97.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  
    98.   
    99.         // 乙方私钥  
    100.         DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();  
    101.   
    102.         Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);  
    103.   
    104.         keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);  
    105.         keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);  
    106.   
    107.         return keyMap;  
    108.     }  
    109.   
    110.     /** 
    111.      * 加密<br> 
    112.      *  
    113.      * @param data 
    114.      *            待加密数据 
    115.      * @param publicKey 
    116.      *            甲方公钥 
    117.      * @param privateKey 
    118.      *            乙方私钥 
    119.      * @return 
    120.      * @throws Exception 
    121.      */  
    122.     public static byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey,  
    123.             String privateKey) throws Exception {  
    124.   
    125.         // 生成本地密钥  
    126.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  
    127.   
    128.         // 数据加密  
    129.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
    130.         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);  
    131.   
    132.         return cipher.doFinal(data);  
    133.     }  
    134.   
    135.     /** 
    136.      * 解密<br> 
    137.      *  
    138.      * @param data 
    139.      *            待解密数据 
    140.      * @param publicKey 
    141.      *            乙方公钥 
    142.      * @param privateKey 
    143.      *            乙方私钥 
    144.      * @return 
    145.      * @throws Exception 
    146.      */  
    147.     public static byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey,  
    148.             String privateKey) throws Exception {  
    149.   
    150.         // 生成本地密钥  
    151.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  
    152.         // 数据解密  
    153.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
    154.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);  
    155.   
    156.         return cipher.doFinal(data);  
    157.     }  
    158.   
    159.     /** 
    160.      * 构建密钥 
    161.      *  
    162.      * @param publicKey 
    163.      *            公钥 
    164.      * @param privateKey 
    165.      *            私钥 
    166.      * @return 
    167.      * @throws Exception 
    168.      */  
    169.     private static SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey)  
    170.             throws Exception {  
    171.         // 初始化公钥  
    172.         byte[] pubKeyBytes = decryptBASE64(publicKey);  
    173.   
    174.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);  
    175.         X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes);  
    176.         PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);  
    177.   
    178.         // 初始化私钥  
    179.         byte[] priKeyBytes = decryptBASE64(privateKey);  
    180.   
    181.         PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes);  
    182.         Key priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);  
    183.   
    184.         KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance(keyFactory  
    185.                 .getAlgorithm());  
    186.         keyAgree.init(priKey);  
    187.         keyAgree.doPhase(pubKey, true);  
    188.   
    189.         // 生成本地密钥  
    190.         SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM);  
    191.   
    192.         return secretKey;  
    193.     }  
    194.   
    195.     /** 
    196.      * 取得私钥 
    197.      *  
    198.      * @param keyMap 
    199.      * @return 
    200.      * @throws Exception 
    201.      */  
    202.     public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)  
    203.             throws Exception {  
    204.         Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);  
    205.   
    206.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  
    207.     }  
    208.   
    209.     /** 
    210.      * 取得公钥 
    211.      *  
    212.      * @param keyMap 
    213.      * @return 
    214.      * @throws Exception 
    215.      */  
    216.     public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)  
    217.             throws Exception {  
    218.         Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);  
    219.   
    220.         return encryptBASE64(key.getEncoded());  
    221.     }  
    222. }  



    再给出一个测试类:

    Java代码  收藏代码
    1. import static org.junit.Assert.*;  
    2.   
    3. import java.util.Map;  
    4.   
    5. import org.junit.Test;  
    6.   
    7. /** 
    8.  *  
    9.  * @author 梁栋 
    10.  * @version 1.0 
    11.  * @since 1.0 
    12.  */  
    13. public class DHCoderTest {  
    14.   
    15.     @Test  
    16.     public void test() throws Exception {  
    17.         // 生成甲方密钥对儿  
    18.         Map<String, Object> aKeyMap = DHCoder.initKey();  
    19.         String aPublicKey = DHCoder.getPublicKey(aKeyMap);  
    20.         String aPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(aKeyMap);  
    21.   
    22.         System.err.println("甲方公钥: " + aPublicKey);  
    23.         System.err.println("甲方私钥: " + aPrivateKey);  
    24.           
    25.         // 由甲方公钥产生本地密钥对儿  
    26.         Map<String, Object> bKeyMap = DHCoder.initKey(aPublicKey);  
    27.         String bPublicKey = DHCoder.getPublicKey(bKeyMap);  
    28.         String bPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(bKeyMap);  
    29.           
    30.         System.err.println("乙方公钥: " + bPublicKey);  
    31.         System.err.println("乙方私钥: " + bPrivateKey);  
    32.           
    33.         String aInput = "abc ";  
    34.         System.err.println("原文: " + aInput);  
    35.   
    36.         // 由甲方公钥,乙方私钥构建密文  
    37.         byte[] aCode = DHCoder.encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey,  
    38.                 bPrivateKey);  
    39.   
    40.         // 由乙方公钥,甲方私钥解密  
    41.         byte[] aDecode = DHCoder.decrypt(aCode, bPublicKey, aPrivateKey);  
    42.         String aOutput = (new String(aDecode));  
    43.   
    44.         System.err.println("解密: " + aOutput);  
    45.   
    46.         assertEquals(aInput, aOutput);  
    47.   
    48.         System.err.println(" ===============反过来加密解密================== ");  
    49.         String bInput = "def ";  
    50.         System.err.println("原文: " + bInput);  
    51.   
    52.         // 由乙方公钥,甲方私钥构建密文  
    53.         byte[] bCode = DHCoder.encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey,  
    54.                 aPrivateKey);  
    55.   
    56.         // 由甲方公钥,乙方私钥解密  
    57.         byte[] bDecode = DHCoder.decrypt(bCode, aPublicKey, bPrivateKey);  
    58.         String bOutput = (new String(bDecode));  
    59.   
    60.         System.err.println("解密: " + bOutput);  
    61.   
    62.         assertEquals(bInput, bOutput);  
    63.     }  
    64.   
    65. }  



    控制台输出:

    Console代码  收藏代码
    1. 甲方公钥:  
    2. MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz  
    3. W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG  
    4. kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAdAWBVmIzqcko  
    5. Ej6qFjLDL2+Y3FPq1iRbnOyOpDj71yKaK1K+FhTv04B0zy4DKcvAASV7/Gv0W+bgqdmffRkqrQ==  
    6.   
    7. 甲方私钥:  
    8. MIHRAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX  
    9. rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD  
    10. TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQyAjACJRfy1LyR  
    11. eHyD+4Hfb+xR0uoIGR1oL9i9Nk6g2AAuaDPgEVWHn+QXID13yL/uDos=  
    12.   
    13. 乙方公钥:  
    14. MIHfMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYXrgHz  
    15. W5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpDTWSG  
    16. kx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgANDAAJAVEYSfBA+I9nr  
    17. dWw3OBv475C+eBrWBBYqt0m6/eu4ptuDQHwV4MmUtKAC2wc2nNrdb1wmBhY1X8RnWkJ1XmdDbQ==  
    18.   
    19. 乙方私钥:  
    20. MIHSAgEAMIGXBgkqhkiG9w0BAwEwgYkCQQD8poLOjhLKuibvzPcRDlJtsHiwXt7LzR60ogjzrhYX  
    21. rgHzW5Gkfm32NBPF4S7QiZvNEyrNUNmRUb3EPuc3WS4XAkBnhHGyepz0TukaScUUfbGpqvJE8FpD  
    22. TWSGkx0tFCcbnjUDC3H9c9oXkGmzLik1Yw4cIGI1TQ2iCmxBblC+eUykAgIBgAQzAjEAqaZiCdXp  
    23. 2iNpdBlHRaO9ir70wo2n32xNlIzIX19VLSPCDdeUWkgRv4CEj/8k+/yd  
    24.   
    25. 原文: abc   
    26. 解密: abc   
    27.  ===============反过来加密解密==================   
    28. 原文: def   
    29. 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!

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