Java中的數字證書的生成及維護方法


Java中的keytool.exe可以用來創建數字證書,所有的數字證書是以一條一條(採用別名區別)的形式存入證書庫的中,證書庫中的一條證書包含該條證書的私鑰,公鑰和對應的數字證書的信息。證書庫中的一條證書可以導出數字證書文件,數字證書文件只包括主體信息和對應的公鑰。

  每一個證書庫是一個文件組成,它有訪問密碼,在首次創建時,它會自動生成證書庫,並要求指定訪問證書庫的密碼。

  在創建證書的的時候,需要填寫證書的一些信息和證書對應的私鑰密碼。這些信息包括 CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx,它們的意思是:

  CN(Common Name名字與姓氏)

  OU(Organization Unit組織單位名稱)

  O(Organization組織名稱)

  L(Locality城市或區域名稱)

  ST(State州或省份名稱)

  C(Country國家名稱)

  可以採用交互式讓工具提示輸入以上信息,也可以採用參數

-dname "CN=xx,OU=xx,O=xx,L=xx,ST=xx,C=xx"來自動創建。

  1、示例

  如下所示一句採用交互式創建一個證書,指定證書庫爲 abnerCALib,創建別名爲abnerCA的一條證書,它指定用RSA算法生成,

  且指定密鑰長度爲 1024,證書有效期爲3650天:

C:/j2sdk1.4.1_01/mykeystore>keytool -genkey -alias abnerCA -keyalg RSA -keysize 1024 -keystore abnerCALib -validity 3650


  如下圖所示:


  上圖中最後一步,我們輸入的是 CN,代表中國的縮寫,也可以直接輸入“中國”兩個字。

  2、證書的操作方法

   證書的顯示

  如:

keytool –list –keystore abnerCALib


  將顯示 abnerCALib證書庫的的所有證書列表:如下圖示:


  又如: keytool -list -alias abnerCA -keystore abnerCALib

  將顯示 abnerCALib證書庫中別名爲abnerCA的證書的信息。如下圖所示:


  又如: keytool -list -v -alias abnerCA -keystore abnerCALib

  將顯示證書的詳細信息( -v參數)如下圖所示:



   將證書導出到證書文件

  如: keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib
  將把證書庫 abnerCALib中的別名爲abnerCA的證書導出到abnerCA.cer證書文件中,

  它包含證書主體的信息及證書的公鑰,不包括私鑰,可以公開,如下圖所示 :


  上面導出的證書文件是以二進制編碼文件,無法用文本編輯器正確顯示,因此不利用公佈證書,可以加上 -rfc參數以一種可打印的編者編碼輸出。

  如:

keytool -export -alias abnerCA -file abnerCA.cer -keystore abnerCALib -storepass 100200 –rfc


  這個命令在命令行中指定了證書庫的訪問密碼,同時指定以可查看編碼的方式輸出。
 
  3、通過證書文件查看證書的信息

  通過命令 :keytool –printcert –file abnerCA.cer可以查看證書文件的信息。

  也可以在 windows中雙擊產生的證書文件直接查看。

   證書條目的刪除

  keytool的命令行參數-delete可以刪除密鑰庫中的條目,如:

keytool -delete -alias abnerCA -keystore abnerCALib

  
  這條命令將 abnerCALib庫中的abnerCA這一條證書刪除了。

   證書條目口令的修改

  如:

keytool –keypasswd –alias abnerCA –keystore abnerCALib


  可以以交互的方式修改 abnerCALib證書庫中的條目爲abnerCA的證書。

Keytool –keypasswd –alias abnerCA –keypass 123456 –new 200100 –storepass 1002 00 –keystore abnerCALib


  這一行命令以非交互式的方式修改庫中別名爲 abnerCA的證書的密碼爲新密碼123456,行中的200100是指該條證書的原密碼, 1002 00是指證書庫的密碼。

 

三、數字證書的簽發(簽名)

  我們在上面創建好了數字證書,但這些數字證書還沒有經過權威 CA的證實(即簽名)。一般情況下,我們需要將這些證書發送給權威的CA,並申請其簽名以確認數字證書讓客戶信任。

  下面我們將模仿自己是一個權威的數字證書認證機構 CA,這個機構將採用自己的私鑰來簽發其它的證書。這個簽發過程是這樣的:我們自己是CA,我們自己有一個自籤的數字證書存入數字證書庫中。在數字證書庫中的這個我們的CA數字證書,它含有私鑰,公鑰和我們這個CA的主體信息。下面這一個指令可以創建一個CA的自籤的數字證書:

   keytool –genkey –dname “CN=美森系統軟件有限公司,OU=美森系統軟件有限公司,O=美森系統軟件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中國” –alias MissionCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650

  上面,我們在 abnerCALib這個數字證書庫中創建了一個別名爲:missionCA、有效期爲3650天、算法爲RSA且密鑰長度爲1024的數字證書,這條證書的私鑰密碼爲:200100,證書庫的訪問密碼爲:100200。這條別名爲missionCA的證書代表我們自己的權威CA即:美森系統軟件有限公司這個權威CA。以後我們將用這個證書來簽名其它的數字證書。

  現在我要給自己申請一個數字證書,我可以這麼做:先在數字證書庫中創建一條證書:

keytool –genkey –dname “CN=柴政,OU=美森系統軟件有限公司,O=美森系統軟件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中國” –alias abnerCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650

  這樣創建了一個別名爲 abnerCA的數字證書,我們可以將它導出爲cer文件(見前)。

  接着,我們可以用上一步生成的 CA的自簽證書來簽名我這個數字證書了。

  CA簽名數字證書的過程需用以下程序來進行,這個程序是自解釋的:

package com.security;
import java.io.*;
import java.security.*;
import java.security.cert.*;
import java.util.*;
import java.math.*;
import sun.security.x509.*;
/**
* <p>Description: 該程序根據簽發者(CA)的證書信息(即CA的私鑰)來對被簽發者
* 的證書進行簽名,過程即是使用CA的證書和被簽證書來重構形成一個新的證書</p>
* @author abnerchai
* @version 1.0
*/

 public class SignCert {
  public static void main(String[] args) throws Exception{
   char[] storepass = "100200".toCharArray();
   //存放CA證書和被簽證書的證書庫的訪問密碼
   char[] cakeypass = "200100".toCharArray();//CA數字證書條目的訪問密碼
   String alias = "missionCA";
   //CA證書在證書庫中的別名,這個CA的證書用來簽名其它的證書
   String name = "abnerCALib";//存放CA證書和被簽證書的證書庫的名字
   String newLib = "SignedLib";
   //新證書庫的名字,如果需要將簽名後的證書放入新庫,這是新庫的名字
   char[] newLibPass = "100200".toCharArray();//設置新庫的訪問密碼
   String cerFileName = "abnerCA.cer";//被簽證書的證書文件名
   String aliasName = "abnerCA";//被簽證書在證書庫中的alias別名
   char[] namePass = "200100".toCharArray();
   //被簽證書的條目在證書庫的私鑰密碼
   int n =3; //被簽證書的有效期,以年爲單位,以當前時間開始計算
   int sn = 200406001;
   //序列號可自己定義,這裏定義的意義爲2004年6月簽發,是本年度CA簽發的第多少個以001計算,要求唯一
   String afteraliasName = "abnerCA_Signed";
   //簽名後新產生的被簽過名的證書在庫中的別名
   char[] afterNewPass = "200100".toCharArray();
   //簽名後新產生的被簽過名的證書在庫的條目的私鑰的密碼
   //裝載證書庫
   FileInputStream in = new FileInputStream(name);
   KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");//JKS爲證書庫的類型
   ks.load(in,storepass);
   //從證書庫中讀出簽發者(CA)的證書
   java.security.cert.Certificate cl = ks.getCertificate(alias);
   //讀出一個CA證書,這裏的l是字母l不是數據字1
   PrivateKey privateKey = (PrivateKey)ks.getKey(alias,cakeypass);
   //根據別名和證書密碼讀出CA證書的私鑰
   in.close();
   //從證書庫中讀出的簽發者(CA)的證書中提取簽發者的信息
   byte[] encodl = cl.getEncoded();//提取證書的編碼,這裏是字母l不是數據字1
   X509CertImpl cimpl = new X509CertImpl(encodl);
   //這裏是字母l不是數據字1,根據證書的編碼創建X509CertImpl類型的對象
   //根據上面的對象獲得X509CertInfo類型的對象,該對象封裝了證書的全部內容。
   X509CertInfo cinfo_first =
    (X509CertInfo)cimpl.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
   //然後獲得X500Name類型的簽發者信息
   X500Name issuer = (X500Name)
   cinfo_first.get(X509CertInfo.SUBJECT+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME);
   //獲取待簽發的證書,即獲取被簽發者的證書
   //可從密鑰庫中獲取,也可從導出的證書文件中獲取,這裏給出兩種方式   ////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//方式一、採用從導出的cer文件中獲取 start

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/*

  CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
  //X.509是使用最多的一種數字證書標準

  FileInputStream in2 = new FileInputStream(cerFileName);//被簽證書文件

  java.security.cert.Certificate c2 = cf.generateCertificate(in2);
  //生成需要被籤的證書
  in2.close();
  byte[] encod2 = c2.getEncoded();
  X509CertImpl cimp2 = new X509CertImpl(encod2);

  //獲得被簽證書的詳細內容,然後根據這個證書生成新證書

  X509CertInfo cinfo_second =
   (X509CertInfo)cimp2.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
*/

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//end 方式一

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//方式二、從證書庫中讀出被籤的證書 start

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

  java.security.cert.Certificate c3 = ks.getCertificate(aliasName);
  //從證書庫中讀出被簽證書,然後生成新的證書
  byte[] encod3 = c3.getEncoded();
  X509CertImpl cimp3 = new X509CertImpl(encod3);
  X509CertInfo cinfo_second =
   (X509CertInfo)cimp3.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO); ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//end方式二

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //設置新證書的有效期,使之爲當前向後n年有效,新證書的

  //截止日期不能超過CA證書的有效日期

  Date beginDate = new Date();
  Calendar cal = Calendar.getInstance();
  cal.setTime(beginDate);
  cal.add(cal.YEAR,n);
  Date endDate = cal.getTime();
  CertificateValidity cv = new CertificateValidity(beginDate,endDate);
  cinfo_second.set(X509CertInfo.VALIDITY,cv);
  //設置新證書的序列號

  CertificateSerialNumber csn = new CertificateSerialNumber(sn);
  cinfo_second.set(X509CertInfo.SERIAL_NUMBER,csn);
  //設置新證書的簽發者
  cinfo_second.set(X509CertInfo.ISSUER+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME,issuer);
  //新的簽發者是CA的證書中讀出來的

  //設置新證書的算法,指定CA簽名該證書所使用的算法爲md5WithRSA

  AlgorithmId algorithm = new AlgorithmId(AlgorithmId.md5WithRSAEncryption_oid);
  cinfo_second.set(CertificateAlgorithmId.NAME+"."+
  CertificateAlgorithmId.ALGORITHM,algorithm);

  //創建新的簽名後的證書

  X509CertImpl newcert = new X509CertImpl(cinfo_second);

  //簽名,使用CA證書的私鑰進行簽名,簽名使用的算法爲MD5WithRSA

  newcert.sign(privateKey,"MD5WithRSA");//這樣便得到了經過CA簽名後的證書

  //把新證書存入證書庫
  //把新生成的證書存入一個新的證書庫,也可以存入原證書庫,
  //存入新證書庫,則新證書庫中不僅包含原證書庫中的所有條目,
  //而且新增加了一個這次產生的條目。注意,這時,新產生的簽名後的證書只
  //包括公鑰和主體信息及簽名信息,不包括私鑰信息。這裏給出兩種方式。
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//方式一:存入新密鑰庫

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/*

ks.setCertificateEntry(afteraliasName,newcert);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(newLib);
//存入新庫signedLib,並設置新庫的庫訪問密碼
ks.store(out,newLibPass);
out.close();
*/

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//end 方式一

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//也可以採用另外一種方式,存入原證書庫中

//存入原庫中,即在原證書庫中增加一條證書,這個證書是原證書經過簽名後的證書

//這個新證書含有私鑰和私鑰密碼

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//方式二,存入原密鑰庫

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//先在原庫中讀出被簽證書的私鑰

PrivateKey prk = (PrivateKey)ks.getKey(aliasName,namePass);
java.security.cert.Certificate[] cchain = {newcert};
//存入原來的庫,第二個參數爲原證書的私鑰,第三個參數爲新證書的私鑰密碼,第三個參數爲新證書

ks.setKeyEntry(afteraliasName,prk,afterNewPass,cchain); //用新密鑰替代原來的沒有簽名的證書的密碼

FileOutputStream out2 = new FileOutputStream(name);
ks.store(out2,storepass);//存入原來的庫中,第二個參數爲該庫的訪問密碼

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//end 方式二

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

}

}


  運行以上程序,即可運用 MissionCA證書來簽發abnerCA證書,運行後在abnerCALib中增加一條別名爲abnerCA_Signed的數字證書,我們將它導出爲cer文件(導出方法見前)。

  至此,我們己經用 CA的證書以我們的數字證書籤名了。在windows中,雙擊導出的abnerCA_Signend.cer文件,出現如下圖所示:


  上圖中證書信息一欄顯示“不能驗證該證書”,原因是因爲,我們的這個數字證書的簽發者 missionCA證書沒有安裝到系統中。我們可以將證書庫中別名爲missionCA的自籤數字證書導出爲cer文件,然後安裝到系統中。再次查雙擊看此證書,如下圖所示:

    

  到此,我們己經獲得了一個由我們自己的 CA簽名頒發的個人數字證書。並且將我們自己的CA證書安裝到系統中成爲系統信任的根證書。於是,以後只要是由我們的這個CA證書籤名頒發的數字證書都會受到系統的信任。

 

 

四、利用數字證書給 applet簽名

  現在假設我們公司給 xx公司做一個項目,這個項目中需要用到applet,且這些applet需要特權以實現一些特殊的功能(如讀出客戶端用戶系統中C:/winNT /system.ini文件中的內容並顯示)。那麼我們可以頒發一個數字證書,並給這個數字證書籤名,然後用簽名後的這個數字證書來簽名我們的 applet,使客戶信任。具體過程如下:

  1、生成一個用於此項目簽名 applet 的數字證書,別名定爲: mission_water

  生成一個用於此項目簽名的數字證書如下:

  keytool –genkey –dname “CN=美森軟件-水公司項目,OU=美森系統軟件有限公司,O=美森系統軟件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中國” –alias Mission_Water –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650

  2、用我們的 CA(missinCA) 來簽發這個數字證書

  然後,運行我們在前面第三節中給定的程序,注意:運行此程序前,請修改以下參數:

String cerFileName = "Mission_Water.cer";

String aliasName = "Mission_Water";

String afteraliasName = "Mission_Water_Signed";


  然後運行,程序會在 abnerCALib證書庫中產生一個別名爲:Mission_Water_Signed的數字證書,這個證書是經過我們的CA(MissionCA)簽發的。

  下面,我們用以下指令導出這個證書:

keytool -export -alias Mission_Water_Signed -file Mission_Water_Signed.cer -keystore abnerCALib -rfc


  會生成一個 Mission_Water_Signed.cer 文件。

  3、用簽發後的數字證書來簽名我們的 applet

  我們現在來做一個簡單的 applet,它的代碼如下:

package com.applet;

import java.awt.*;

import java.awt.event.*;

import java.applet.*;

import javax.swing.*;

import java.io.*;

public class ShowFileApplet extends JApplet {

private boolean isStandalone = false;

private String content = "文件的內容是:"; //自定義的提示信息

private String fileName = "C://WINNT//system.ini";//讀出這個文件的內容

private TextArea ta = new TextArea(10,80);//自定義的輸出框

public String getParameter(String key, String def) {

return isStandalone ? System.getProperty(key, def) :

(getParameter(key) != null ? getParameter(key) : def);

}

public ShowFileApplet() {

}

public void init() {

try {

jbInit();

myInit();//自己定義的方法

}

catch(Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

private void jbInit() throws Exception {

this.setSize(new Dimension(400,300));

}

/**

* 自定義的初始化方法,讀入系統中的一個文件的內容並保存起來,然後,增加一個

* 可視化的輸出框

*/

private void myInit(){

String s;

BufferedReader in;

try {

in = new BufferedReader(new FileReader(fileName));

while ( (s = in.readLine()) != null) {

content +=s + "/n";

}

}catch (IOException ex) {

ex.printStackTrace();

}

System.out.println(content);

ta.setText(content);

getContentPane().add(ta);

}

/*

*重載的方法,輸出內容

**/

public void paint(Graphics g){

ta.setText(content);

}

public String getAppletInfo() {

return "Applet Information";

}

public String[][] getParameterInfo() {

return null;

}

//static initializer for setting look & feel

static {

try {

}

catch(Exception e) {

}

}

}


  好了,這個 applet寫好了,下面我們來把這個applet編譯打包成jar文件。

  編譯此 applet文件,會在當前目錄(當前目錄爲classes目錄)下生成一個com/applet的目錄結構,在applet目錄下有一個ShowFileApplet.class,進入當前目錄,執行:

jar cvf myapplet.jar com/applet/*.*


  於是在當前目錄下產生一個 myapplet.jar文件。

  然後再在當前目錄(當前目錄爲 classes目錄)下新建一個applet目錄,專門存放applet的jar文件,把前面生成的數字證書庫abnerCALib這個文件也copy到 applet目錄下面來,同時把剛纔生成的myapplet.jar文件也移到applet目錄下面來。然後進入該目錄執行:

jarsigner -keystore abnerCALib myapplet.jar Mission_Water_Signed

Enter Passphrase for keystore: 100200

Enter key password for Mission_Water_Signed: 200100


  即用 Mission_Water_Signed這個我們的CA簽發的數字證書給這個applet簽名了。

4、運行我們的 applet

  我們來寫一個 html文件來運行這個簽名後的applet,內容如下:

<!-- ShowFileApplet.html -->

<html>

<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312">

<title>HTMLTestPage</title>

</head><body>

applet將會顯示,如果你的瀏覽器支持Java<br>

<applet

archive = "./applet/myapplet.jar"

code = "com.applet.ShowFileApplet.class"

name = "TestApplet"

width = "400"

height = "300"

hspace = "0"

vspace = "0"

align = "middle"



</applet>

</body>

</html>


  這個 HTML文件可以運行applet,但如果瀏覽器不支持Java,即沒有安裝JRE,它不會提示用戶去下載安裝。我們可以用Java自帶的 htmlconverter工具轉換一下這個HTML文件,轉換後的文件可以在支持JAVA2的瀏覽器中(不管該瀏覽器是否設置了使用java2運行 applet,它都會在Java2環境中運行applet,如果瀏覽器不支持Java2,則會自動下載所需的文件。

  在 DOS方式下運行htmlconverter,彈出如下圖所示畫框,按圖中所示選擇剛纔的那個HTML文件,如下圖所示:



  點“轉換”,將會在當前目錄下生成一個 HTML文件,並把原來的HTML文件備份了。

  生成後的 HTML文件內容如下所示:

<!-- ShowFileApplet.html -->

<html>

<head>

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=GB2312">

<title>HTMLTestPage</title>

</head>

<body>

applet將會顯示,如果你的瀏覽器支持Java<br>

<OBJECT

classid = "clsid:CAFEEFAC-0014-0001-0001-ABCDEFFEDCBA"

codebase = "http://java.sun.com/products/plugin/autodl/jinstall-1_4_1_01-windows-i586.cab#Version=1,4,1,1"

WIDTH = "400" HEIGHT = "300" NAME = "TestApplet" ALIGN = "middle" VSPACE = "0" HSPACE = "0" >

<PARAM NAME = CODE VALUE = "com.applet.ShowFileApplet.class" >

<PARAM NAME = ARCHIVE VALUE = "./applet/myapplet.jar" >

<PARAM NAME = NAME VALUE = "TestApplet" >

<PARAM NAME = "type" VALUE = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01">

<PARAM NAME = "scriptable" VALUE = "false">

<COMMENT>

<EMBED

type = "application/x-java-applet;jpi-version=1.4.1_01"

CODE = "com.applet.ShowFileApplet.class"

ARCHIVE = "./applet/myapplet.jar"

NAME = "TestApplet"

WIDTH = "400"

HEIGHT = "300"

ALIGN = "middle"

VSPACE = "0"

HSPACE = "0"

scriptable = false

pluginspage = "http://java.sun.com/products/plugin/index.html#download">

<NOEMBED>

</NOEMBED>

</EMBED>

</COMMENT>

</OBJECT>

</body>

</html>


  雙擊打開運行這個文件或把這個文件及 applet目錄發佈到WEB Server中去,可以訪問運行這個applet。運行時,彈出如下圖所示對話框:


  如果此時你點“是”,則在這次會話過程中,此 applet具有訪問本地文件系統的權限,但下次運行時還要提示此信息。如果你點“總是有效”則以後每次訪問此類含有由 Mission_Water_Signed數字證書籤發的applet頁面,都不會再彈出此選擇框。因爲:你選擇了總是有效,這樣,Java會在Java Plug-in中記錄這個信任的數字證書,除非你把Java Plug-in中記錄的這個信任證書刪除。在win2k中,可以在“控制面版”->Java Plug-in中看到。如下圖所示:


  點選擇“總是有效”後,該程序運行的結果如下圖所示:

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