非對稱加密算法的由來（D-H算法）

原創 woodswood 2018-09-02 03:18
  接下來我們分析DH加密算法，一種適基於密鑰一致協議的加密算法。
DH
Diffie-Hellman算法(D-H算法)，密鑰一致協議。是由公開密鑰密碼體制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一種思想。簡單的說就是允許兩名用戶在公開媒體上交換信息以生成"一致"的、可以共享的密鑰。換句話說，就是由甲方產出一對密鑰（公鑰、私鑰），乙方依照甲方公鑰產生乙方密鑰對（公鑰、私鑰）。以此爲基線，作爲數據傳輸保密基礎，同時雙方使用同一種對稱加密算法構建本地密鑰（SecretKey）對數據加密。這樣，在互通了本地密鑰（SecretKey）算法後，甲乙雙方公開自己的公鑰，使用對方的公鑰和剛纔產生的私鑰加密數據，同時可以使用對方的公鑰和自己的私鑰對數據解密。不單單是甲乙雙方兩方，可以擴展爲多方共享數據通訊，這樣就完成了網絡交互數據的安全通訊！該算法源於中國的同餘定理——中國餘數定理。 

流程分析：

1.甲方構建密鑰對兒，將公鑰公佈給乙方，將私鑰保留；雙方約定數據加密算法；乙方通過甲方公鑰構建密鑰對兒，將公鑰公佈給甲方，將私鑰保留。
2.甲方使用私鑰、乙方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰加密數據，發送給乙方加密後的數據；乙方使用私鑰、甲方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰對數據解密。
3.乙方使用私鑰、甲方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰加密數據，發送給甲方加密後的數據；甲方使用私鑰、乙方公鑰、約定數據加密算法構建本地密鑰，然後通過本地密鑰對數據解密。



通過java代碼實現如下：Coder類見 Java加密技術（一）
Java代碼  收藏代碼
  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安全編碼組件 
  20.  *  
  21.  * @author 樑棟 
  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.      * 默認密鑰字節數 
  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加密下需要一種對稱加密算法對數據加密，這裏我們使用DES，也可以使用其他對稱加密算法。 
  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.      * 初始化甲方密鑰 
  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.         // 甲方公鑰  
  60.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  
  61.   
  62.         // 甲方私鑰  
  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.      * 初始化乙方密鑰 
  74.      *  
  75.      * @param key 
  76.      *            甲方公鑰 
  77.      * @return 
  78.      * @throws Exception 
  79.      */  
  80.     public static Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception {  
  81.         // 解析甲方公鑰  
  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.         // 由甲方公鑰構建乙方密鑰  
  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.         // 乙方公鑰  
  97.         DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();  
  98.   
  99.         // 乙方私鑰  
  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.      *            待加密數據 
  115.      * @param publicKey 
  116.      *            甲方公鑰 
  117.      * @param privateKey 
  118.      *            乙方私鑰 
  119.      * @return 
  120.      * @throws Exception 
  121.      */  
  122.     public static byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey,  
  123.             String privateKey) throws Exception {  
  124.   
  125.         // 生成本地密鑰  
  126.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  
  127.   
  128.         // 數據加密  
  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.      *            待解密數據 
  140.      * @param publicKey 
  141.      *            乙方公鑰 
  142.      * @param privateKey 
  143.      *            乙方私鑰 
  144.      * @return 
  145.      * @throws Exception 
  146.      */  
  147.     public static byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey,  
  148.             String privateKey) throws Exception {  
  149.   
  150.         // 生成本地密鑰  
  151.         SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);  
  152.         // 數據解密  
  153.         Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());  
  154.         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);  
  155.   
  156.         return cipher.doFinal(data);  
  157.     }  
  158.   
  159.     /** 
  160.      * 構建密鑰 
  161.      *  
  162.      * @param publicKey 
  163.      *            公鑰 
  164.      * @param privateKey 
  165.      *            私鑰 
  166.      * @return 
  167.      * @throws Exception 
  168.      */  
  169.     private static SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey)  
  170.             throws Exception {  
  171.         // 初始化公鑰  
  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.         // 初始化私鑰  
  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.         // 生成本地密鑰  
  190.         SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM);  
  191.   
  192.         return secretKey;  
  193.     }  
  194.   
  195.     /** 
  196.      * 取得私鑰 
  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.      * 取得公鑰 
  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. }  


再給出一個測試類：
Java代碼  收藏代碼
  1. import static org.junit.Assert.*;  
  2.   
  3. import java.util.Map;  
  4.   
  5. import org.junit.Test;  
  6.   
  7. /** 
  8.  *  
  9.  * @author 樑棟 
  10.  * @version 1.0 
  11.  * @since 1.0 
  12.  */  
  13. public class DHCoderTest {  
  14.   
  15.     @Test  
  16.     public void test() throws Exception {  
  17.         // 生成甲方密鑰對兒  
  18.         Map<String, Object> aKeyMap = DHCoder.initKey();  
  19.         String aPublicKey = DHCoder.getPublicKey(aKeyMap);  
  20.         String aPrivateKey = DHCoder.getPrivateKey(aKeyMap);  
  21.   
  22.         System.err.println("甲方公鑰:\r" + aPublicKey);  
  23.         System.err.println("甲方私鑰:\r" + aPrivateKey);  
  24.           
  25.         // 由甲方公鑰產生本地密鑰對兒  
  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("乙方公鑰:\r" + bPublicKey);  
  31.         System.err.println("乙方私鑰:\r" + bPrivateKey);  
  32.           
  33.         String aInput = "abc ";  
  34.         System.err.println("原文: " + aInput);  
  35.   
  36.         // 由甲方公鑰，乙方私鑰構建密文  
  37.         byte[] aCode = DHCoder.encrypt(aInput.getBytes(), aPublicKey,  
  38.                 bPrivateKey);  
  39.   
  40.         // 由乙方公鑰，甲方私鑰解密  
  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(" ===============反過來加密解密================== ");  
  49.         String bInput = "def ";  
  50.         System.err.println("原文: " + bInput);  
  51.   
  52.         // 由乙方公鑰，甲方私鑰構建密文  
  53.         byte[] bCode = DHCoder.encrypt(bInput.getBytes(), bPublicKey,  
  54.                 aPrivateKey);  
  55.   
  56.         // 由甲方公鑰，乙方私鑰解密  
  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. }  


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


如我所言，甲乙雙方在獲得對方公鑰後可以對發送給對方的數據加密，同時也能對接收到的數據解密，達到了數據安全通信的目的！



轉載自：http://snowolf.iteye.com/blog/382422


發表評論
所有評論
還沒有人評論，想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章

Java加密技術（三）——PBE算法

woodswood 2020-02-21 09:17:37

Java加密技術（六）——數字簽名算法DSA

woodswood 2018-09-02 03:18:42

Java加密技術（四）——非對稱加密算法RSA

woodswood 2018-09-02 03:18:22