JAVA 数字签名验证 java实现数字签名

一、数字签名算法概述

   签名认证是对非对称加密技术与数字摘要技术的综合运用，指的是将通信内容的摘要信息使用发送者的私钥进行加密，然后将密文与原文一起传输给信息的接收者，接收者通过发送者的公钥信息来解密被加密的摘要作息，然后使用与发送者相同的摘要算法，对接收到的内容采用相同的方式方式产生摘要串，与解密的摘要串进行对比，如果相同，则说明接收到的内容是完整的，在传输过程中没有受到第三方的篡改，否则说明通信内容已被第三方修改。

   我们知道，每个人都有其特有的私钥，且都是对外界保密的，而通过私钥加密的信息，只能通过其对应的公钥来进行解密。因此，私钥可以代表私钥持有者的身份，可以通过私钥对应的公钥来对私钥拥有者的身份进行校验。通过数字签名，能够确认消息是消息发送方签名并发送过来的，因为其他人根本假冒不了消息发送方的签名，他们没有消息发送者的私钥。而不同的内容，摘要信息千差万别，通过数字摘要算法，可以确保传输内容的完整性，如果传输内容在中途被篡改了，对应的数字签名的值也将发生改变。

数字签名：带有密钥（公钥，私钥）的消息摘要算法。私钥用于签名，公钥用于验证。

数字签名的作用：

   验证数据的完整性，认证数据来源，抗否认。

数字签名实现的具体原理： 
   1、 将报文按双方约定的HASH算法计算得到一个固定位数的报文摘要。在数学上保证，只要改动报文中任何一位，重新计算出的报文摘要值就会与原先的值不相符。这样就保证了报文的不可更改性。(详见参考资料的"公钥密码技术原理"章节)
   2、 将该报文摘要值用发送者的私人密钥加密，然后连同原报文和数字证书（包含公钥）一起发送给接收者而产生的报文即称数字签名。
   3、接收方收到数字签名后，用同样的HASH算法对报文计算摘要值，然后与用发送者的公开密钥进行解密解开的报文摘要值相比较，如相等则说明报文确实来自所称的发送者。
   4、同时通过证书颁发机构CA确认证书的有效性即可确认发送的真实身份。

数字签名的产生过程如图如示：

   

数字签名的校验过程：

   

  

常用的数字签名有：RSA、DSA、ECDSA

二、数字签名算法—RSA

   RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的绝大多数密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。

   特性：安全性抗和否认性

   主要包括两类：MD、SHA

   具体算法如下图：

   

   例子：

[java]  view plain  copy

1. package rmd_intl_app.Test;  
2. import java.security.KeyFactory;  
3. import java.security.KeyPair;  
4. import java.security.KeyPairGenerator;  
5. import java.security.PrivateKey;  
6. import java.security.PublicKey;  
7. import java.security.Signature;  
8. import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;  
9. import java.security.interfaces.RSAPublicKey;  
10. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
11. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
12.   
13. import org.apache.commons.codec.binary.Hex;  
14.   
15. public class ImoocRSA {  
16.       
17. private static String src = "imooc security rsa";  
18.   
19. public static void main(String[] args) {  
20.         jdkRSA();  
21.     }  
22.       
23. public static void jdkRSA() {  
24. try {  
25. //1.初始化密钥  
26. "RSA");  
27. 512);  
28.             KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
29.             RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();  
30.             RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();  
31.               
32. //2.执行签名  
33. new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());  
34. "RSA");  
35.             PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);  
36. "MD5withRSA");  
37.             signature.initSign(privateKey);  
38.             signature.update(src.getBytes());  
39. byte[] result = signature.sign();  
40. "jdk rsa sign : " + Hex.encodeHexString(result));  
41.               
42. //3.验证签名  
43. new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());  
44. "RSA");  
45.             PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);  
46. "MD5withRSA");  
47.             signature.initVerify(publicKey);  
48.             signature.update(src.getBytes());  
49. boolean bool = signature.verify(result);  
50. "jdk rsa verify : " + bool);  
51. catch (Exception e) {  
52.             e.printStackTrace();  
53.         }  
54.     }  
55.   
56. }

三、数字签名算法—DSA

   DSA是Schnorr和ElGamal签名算法的变种，被美国NIST作为DSfS(DigitalSignature Standard)。
   DSA是基于整数有限域离散对数难题的，其安全性与RSA相比差不多。DSA的一个重要特点是两个素数公开，这样，当使用别人的p和q时，即使不知道私钥，你也能确认它们是否是随机产生的，还是作了手脚。RSA却做不到。

    DSA仅包含数字签名

    具体算法如下图：

    

    例子：

[java]  view plain  copy

1. package com.imooc.security.dsa;  
2.   
3. import java.security.KeyFactory;  
4. import java.security.KeyPair;  
5. import java.security.KeyPairGenerator;  
6. import java.security.PrivateKey;  
7. import java.security.PublicKey;  
8. import java.security.Signature;  
9. import java.security.interfaces.DSAPrivateKey;  
10. import java.security.interfaces.DSAPublicKey;  
11. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
12. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
13.   
14. import org.apache.commons.codec.binary.Hex;  
15.   
16. public class ImoocDSA {  
17.       
18. private static String src = "imooc security dsa";  
19.   
20. public static void main(String[] args) {  
21.         jdkDSA();  
22.     }  
23.       
24. public static void jdkDSA() {  
25. try {  
26. //1.初始化密钥  
27. "DSA");  
28. 512);  
29.             KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
30.             DSAPublicKey dsaPublicKey = (DSAPublicKey) keyPair.getPublic();  
31.             DSAPrivateKey dsaPrivateKey = (DSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();  
32.               
33. //2.执行签名  
34. new PKCS8EncodedKeySpec(dsaPrivateKey.getEncoded());  
35. "DSA");  
36.             PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);  
37. "SHA1withDSA");  
38.             signature.initSign(privateKey);  
39.             signature.update(src.getBytes());  
40. byte[] result = signature.sign();  
41. "jdk dsa sign : " + Hex.encodeHexString(result));  
42.               
43. //3.验证签名  
44. new X509EncodedKeySpec(dsaPublicKey.getEncoded());  
45. "DSA");  
46.             PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);  
47. "SHA1withDSA");  
48.             signature.initVerify(publicKey);  
49.             signature.update(src.getBytes());  
50. boolean bool = signature.verify(result);  
51. "jdk dsa verify : " + bool);  
52. catch (Exception e) {  
53.             e.printStackTrace();  
54.         }  
55.     }  
56.   
57. }

四、数字签名算法—ECDSA

   ECDSA: 椭圆曲线数字签名算法（Elliptic Curve Digital Signatrue Algorithm）

   特点：速度快，强度高，签名短

   具体算法如下图：

   

   例子：

[java]  view plain  copy

1. package com.imooc.security.ecdsa;  
2.   
3. import java.security.KeyFactory;  
4. import java.security.KeyPair;  
5. import java.security.KeyPairGenerator;  
6. import java.security.NoSuchAlgorithmException;  
7. import java.security.PrivateKey;  
8. import java.security.PublicKey;  
9. import java.security.Signature;  
10. import java.security.interfaces.ECPrivateKey;  
11. import java.security.interfaces.ECPublicKey;  
12. import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;  
13. import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;  
14.   
15. import org.apache.commons.codec.binary.Hex;  
16.   
17. public class ImoocECDSA {  
18.       
19. private static String src = "imooc security ecdsa";  
20.   
21. public static void main(String[] args) {  
22.         jdkECDSA();  
23.     }  
24.       
25. public static void jdkECDSA() {  
26. try {  
27. //1.初始化密钥  
28. "EC");  
29. 256);  
30.             KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();  
31.             ECPublicKey ecPublicKey = (ECPublicKey)keyPair.getPublic();  
32.             ECPrivateKey ecPrivateKey = (ECPrivateKey)keyPair.getPrivate();  
33.               
34. //2.执行签名  
35. new PKCS8EncodedKeySpec(ecPrivateKey.getEncoded());  
36. "EC");  
37.             PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);  
38. "SHA1withECDSA");  
39.             signature.initSign(privateKey);  
40.             signature.update(src.getBytes());  
41. byte[] result = signature.sign();  
42. "jdk ecdsa sign : " + Hex.encodeHexString(result));  
43.               
44. //3.验证签名  
45. new X509EncodedKeySpec(ecPublicKey.getEncoded());  
46. "EC");  
47.             PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);  
48. "SHA1withECDSA");  
49.             signature.initVerify(publicKey);  
50.             signature.update(src.getBytes());  
51. boolean bool = signature.verify(result);  
52. "jdk ecdsa verify : " + bool);  
53. catch (Exception e) {  
54.             e.printStackTrace();  
55.         }  
56.           
57.     }  
58.   
59. }  
60.