CA认证

开发平台：
Java

CRsa.java：源码内容
							package org.infosecurity.cryptography;
/**
 * <p>Title: RSA算法的软件实现 </p>
 * <p>Description: RSA算法的软件实现,功能包括:公钥加密私钥解密</p>
 * <p>数字签名和签名验证,密钥对(公私钥)的生成,遵循PKCS标准</p>
 * <p>Copyright: Copyright (c) 2003</p>
 * <p>Company: 中信信息安全组织(CISO)</p>
 * @author 张荣华
 * @version 1.0.2003.0704
 */
import java.io.*;
import java.math.*;
import java.util.*;
import java.security.SecureRandom;
import org.bouncycastle.asn1.*;
import org.bouncycastle.asn1.x509.*;
import org.bouncycastle.util.encoders.*;
public class CRsa extends Object implements Serializable {
    // HASH算法的缺省摘要的信息
    private final static byte[] SHA1_DIGEST_INFO = {
        (byte)0x30, (byte)0x21, (byte)0x30, (byte)0x09, (byte)0x06,
        (byte)0x05, (byte)0x2b, (byte)0x0e, (byte)0x03, (byte)0x02,
        (byte)0x1a, (byte)0x05, (byte)0x00, (byte)0x04, (byte)0x14,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00
    };
    private final static byte[] MD5_DIGEST_INFO = {
        (byte)0x30, (byte)0x20, (byte)0x30, (byte)0x0c, (byte)0x06,
        (byte)0x08, (byte)0x2a, (byte)0x86, (byte)0x48, (byte)0x86,
        (byte)0xf7, (byte)0x0d, (byte)0x02, (byte)0x05, (byte)0x05,
        (byte)0x00, (byte)0x04, (byte)0x10, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00,
        (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00, (byte)0x00
	};
    private byte[] mTDefault=null;
    private int    mLen=0;
    //
    private SecureRandom secureRd=new SecureRandom();
    private static BigInteger ONE = BigInteger.valueOf(1);
    private static BigInteger TWO = BigInteger.valueOf(2);
    // ebase为17
    private static BigInteger eBase = BigInteger.valueOf(0x11);
    RSAPublicKey pukParam=null;
    RSAPrivateKey pvkParam=null;
    public CRsa() {
    }
    /**
     *   设置公钥
     */
    public void setPublicKey(RSAPublicKey puk)
    {
        this.pukParam = puk;
    }
    /**
     *   设置私钥
     */
    public void setPrivateKey(RSAPrivateKey pvk)
    {
        this.pvkParam = pvk;
        this.pukParam = new RSAPublicKey(pvk.getModulus(),pvk.getExponent());
    }
    /**
     *   公钥加密
     */
    public byte[] PublicKeyEncrypt(byte[] indata,int indatalen)
            throws DataLengthException
    {
        int k=getInputBlockSize(true);
        byte EncryptBlock[]=null;
        // PS依据输入数据的长度>8
        if (indatalen > getInputBlockSize(true)-10)
        {
            throw new DataLengthException("输入RSA加密的数据太长.n");
        }
        ByteArrayOutputStream baos=new ByteArrayOutputStream();
        byte[] PS=new byte[(getOutputBlockSize(true)-indatalen-2)];
        for(int i=0;i<PS.length;i++)
        {
            PS[i]=(byte)(secureRd.nextInt(255)+1);
        }
        try
        {
            baos.write((byte)0x02);
            baos.write(PS);
            baos.write((byte)0x00);
            baos.write(indata);
        }catch(IOException ioe){
            ioe.printStackTrace();
        }
        EncryptBlock=baos.toByteArray();
        BigInteger  input = new BigInteger(1, EncryptBlock);
        byte[]      output=null;
        output = input.modPow(pukParam.getExponent(), pukParam.getModulus()).toByteArray();
        if (output[0] == 0 && output.length > getOutputBlockSize(true))//比输出长度长,截断
        {
            byte[]  tmp = new byte[output.length - 1];
            System.arraycopy(output, 1, tmp, 0, tmp.length);
            return tmp;
        }
        if (output.length < getOutputBlockSize(true))                 // 比输出长度短,增长
        {
            byte[]  tmp = new byte[getOutputBlockSize(true)];
            System.arraycopy(output, 0, tmp, tmp.length - output.length, output.length);
            return tmp;
        }
        return output;
    }
    /**
     *   私钥解密
     */
    public byte[] PrivateKeyDecrypt(byte[] indata,int indatalen)
            throws DataLengthException
    {
        int padLength=0;
        if (indatalen > getInputBlockSize(false))
        {
            throw new DataLengthException("输入RSA解密的数据太长.");
        }
        byte[]      output=null;
        BigInteger input=new BigInteger(1,indata);
        output = input.modPow(pvkParam.getPrivateExponent(), pukParam.getModulus()).toByteArray();
        if(output.length<10)
            throw new DataLengthException("消息格式不对.");
        if(output[0]!=(byte)0x02)
        {
            throw new DataLengthException("不是公钥操作的结果");
        }
        int start=0;
        int outLen=output.length;
        while(output[start]!=(byte)0x00)
        {
            start++;
            if(start>=outLen)
                throw new DataLengthException("无效的填充数据!");
        }
        start++;          // 跳过0
        byte tm[]=new byte[outLen-start];
        try {
            System.arraycopy(output,start,tm,0,tm.length);
        }
        catch (Exception ex) {
            return null;
        }
        return tm;
    }
    /**
     * 数字签名
     * @param HashAlgorith 散列算法(5--md5 3--sha1)
     * @param indata       输入数据
     */
    public byte[] signData(int HashAlgorithm,byte[] indata)
            throws Exception
    {
        int indatalen=indata.length;
        byte[] hashRes=null;
        int blockLen=getInputBlockSize(true);
        if(HashAlgorithm==5)
            hashRes=new byte[16];
        else if(HashAlgorithm==3)
            hashRes=new byte[20];
        else
            throw new Exception("不支持的散列算法!");
        if(indata==null||indata.length==0)
            throw new Exception("输入数据为空");
        if(HashAlgorithm==5)
        {
            // 生成摘要
            mTDefault=new byte[MD5_DIGEST_INFO.length];
            mLen=16;
            System.arraycopy(MD5_DIGEST_INFO,0,mTDefault,0,mTDefault.length);
            CMd5 md5=new CMd5();
            for(int i=0;i<indatalen;i++)
                md5.update(indata[i]);
            md5.doFinal(hashRes,0);
            // 摘要编码
            // 待编码的长度要比密钥的长度小1
            byte inbyte[]=encode(hashRes,getOutputBlockSize(true)-1,16);
            // 签名
            byte[]      signData=null;
            BigInteger input=new BigInteger(1,inbyte);
            signData = input.modPow(pvkParam.getPrivateExponent(), pukParam.getModulus()).toByteArray();
            // 如果是正数转成一个字节数组,我们将得到一个以0开头的结果
            if (signData[0] == 0 && signData.length > getOutputBlockSize(true))//比输出长度长,截断
            {
                byte[]  tmp = new byte[signData.length - 1];
                System.arraycopy(signData, 1, tmp, 0, tmp.length);
                return tmp;
            }
            if (signData.length < getOutputBlockSize(true))                 // 比输出长度短,增长
            {
                byte[]  tmp = new byte[getOutputBlockSize(true)];
                System.arraycopy(signData, 0, tmp, tmp.length - signData.length, signData.length);
                return tmp;
            }
            return signData;
        }
        if(HashAlgorithm==3)
        {
            mTDefault=new byte[SHA1_DIGEST_INFO.length];
            mLen=20;
            System.arraycopy(SHA1_DIGEST_INFO,0,mTDefault,0,mTDefault.length);
            CSha1 sha1=new CSha1();
            for(int i=0;i<indatalen;i++)
                sha1.update(indata[i]);
            sha1.doFinal(hashRes,0);
            // 摘要编码
             byte inbyte[]=encode(hashRes,getOutputBlockSize(true)-1,20);
             // 签名
             byte[]      signData=null;
             BigInteger input=new BigInteger(1,inbyte);
             signData = input.modPow(pvkParam.getPrivateExponent(), pukParam.getModulus()).toByteArray();
             if (signData[0] == 0 && signData.length > getOutputBlockSize(true))//比输出长度长,截断
             {
                 byte[]  tmp = new byte[signData.length - 1];
                 System.arraycopy(signData, 1, tmp, 0, tmp.length);
                 return tmp;
             }
             if (signData.length < getOutputBlockSize(true))                 // 比输出长度短,增长
             {
                 byte[]  tmp = new byte[getOutputBlockSize(true)];
                 System.arraycopy(signData, 0, tmp, tmp.length - signData.length, signData.length);
                 return tmp;
             }
             return signData;
        }
        return null;
    }
    /**
     *   验证数字签名
     */
    public int verifySignData(byte[] indata,byte[] plainData)throws Exception
    {
        try {
            if(indata.length>getInputBlockSize(false))
                throw new Exception("签名的输入长度过长!");
            BigInteger input=new BigInteger(1,indata);
            byte[] out = input.modPow(pukParam.getExponent(), pukParam.getModulus()).toByteArray();
            byte[] bEncodedHash=decode(out);
            ByteArrayInputStream bIn=null;
            bIn = new ByteArrayInputStream(bEncodedHash);
            DERInputStream dIn = new DERInputStream(bIn);
            ASN1Sequence   seq = (ASN1Sequence)dIn.readObject();
            if(seq.size()==2)
            {
                DigestInfo digestInf=DigestInfo.getInstance(seq);
                AlgorithmIdentifier aID=digestInf.getAlgorithmId();
                if(aID.getObjectId().getId().equals("1.2.840.113549.2.5"))//MD5
                {
                    // 生成摘要
                    int plainDataLength=0;
                    plainDataLength=plainData.length;
                    byte[] plainHash=new byte[16];
                    CMd5 md5=new CMd5();
                    for(int i=0;i<plainDataLength;i++)
                        md5.update(plainData[i]);
                    md5.doFinal(plainHash,0);
                    byte[] digest=digestInf.getDigest();
                   for(int i=0;i<md5.getDigestSize();i++)
                   {
                       //System.out.println("result="+digest[i]+"plain="+plainHash[i]);
                       if(digest[i]==plainHash[i])
                       {
                           //调试输出语句
                           continue;
                       }
                       else
                           return 0;
                   }
                   return 1;
                }
                else if(aID.getObjectId().getId().equals("1.3.14.3.2.26"))
                {
                    // 生成摘要
                    int plainDataLength=0;
                    plainDataLength=plainData.length;
                    byte[] plainHash=new byte[20];
                    CSha1 sha1=new CSha1();
                    for(int i=0;i<plainDataLength;i++)
                        sha1.update(plainData[i]);
                    sha1.doFinal(plainHash,0);
                    byte[] digest=digestInf.getDigest();
                   for(int i=0;i<sha1.getDigestSize();i++)
                   {
                       if(digest[i]==plainHash[i])
                           continue;
                       else
                           return 0;
                   }
                   return 1;
                }
                else
                {
                   // 目前不支持该算法
                    return 0;
                }
            }
            else
                return 0;
        }
        catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return 0;
        }
    }
    // 最大输入长度
    private int getInputBlockSize(boolean forEncryption)
    {
        int     bitSize = pukParam.getModulus().bitLength();
        if (forEncryption)
        {
            return (bitSize + 7) / 8 - 1;
        }
        else
        {
            return (bitSize + 7) / 8;
        }
    }
    // 最大的输出长度
    private int getOutputBlockSize(boolean forEncryption)
    {
        int     bitSize =
        pukParam.getModulus().bitLength();
        if (forEncryption)
        {
            return (bitSize + 7) / 8;
        }
        else
        {
            return (bitSize + 7) / 8 - 1;
        }
    }
    // 密钥对的生成
    public int generateKeyPair(int length)
    {
        BigInteger    p, q, n, d, e, pSub1, qSub1, phi;
        BigInteger    dP, dQ, qInv;
        int pbitlength = (length + 1) / 2;
        int qbitlength = (length- pbitlength);
        //e在标准中推荐使用3或65537
        e=new BigInteger("65537",10);
        //生成素数p,并且使p-1与e互素
        for (;;)
        {
            p = new BigInteger(pbitlength, 50,new SecureRandom());
            if (e.gcd(p.subtract(ONE)).equals(ONE)) break;
        }
        for (;;)
        {
            //生成素数q,并且使q-1与e互素,与p不相等
            for (;;)
            {
                q = new BigInteger(qbitlength,50,new SecureRandom());
                if (e.gcd(q.subtract(ONE)).equals(ONE) && !p.equals(q)) break;
            }
            //模数n=p*q
            n = p.multiply(q);
            if (n.bitLength() == length) break;
            p = p.max(q);
        }
        //pSub1=p-1
        //qSub1=q-1
        pSub1 = p.subtract(ONE);
        qSub1 = q.subtract(ONE);
        //计算(p-1)*(q-1)
        phi = pSub1.multiply(qSub1);
        //求私钥指数d:  按公式d*e=n mod (p-1)(q-1)
        d = e.modInverse(phi);
        //应用中国剩余定理
        //求CRT指数:dQ=d mod (q-1)
        //求CRT指数:dP=d mod (p-1)
        dP = d.remainder(pSub1);
        dQ = d.remainder(qSub1);
        //1/q mod p0
        qInv = q.modInverse(p);
        pukParam=new RSAPublicKey(n, e);
        pvkParam=new RSAPrivateKey(n, e, d, p, q, dP, dQ, qInv);
        return 1;
    }
    public byte[] encode(byte[] H, int outLen,int mHLen)
        throws Exception
    {
        if (outLen < mTDefault.length + 10) {
            throw new Exception("encoding too short");
        }
        byte[] T = new byte[mTDefault.length];
        System.arraycopy(mTDefault,0,T,0,T.length);
        System.arraycopy(H,0,T,T.length - mHLen,mHLen);
        byte[] PS = new byte[outLen - T.length - 2];
        for (int i = 0; i < PS.length; i++) {
            PS[i] = (byte)0xFF;
        }
        // Create the output block, 01 || PS || 00 || T.
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        try {
            baos.write((byte)0x01);
            baos.write(PS);
            baos.write((byte)0x00);
            baos.write(T);
        } catch (IOException ioe) {
            // This should never happen
            ioe.printStackTrace();
        }
        byte[] EM = baos.toByteArray();
        return EM;
	}
    public byte[] decode(byte[] indata) throws Exception
    {
        if(indata.length<34)
            throw new Exception("消息格式不对.");
        if(indata[0]!=(byte)0x01)
        {
            throw new Exception("不是签名的结果");
        }
        int start=0;
        int outLen=indata.length;
        while(indata[start]!=(byte)0x00)
        {
            start++;
            if(start>=outLen)
                throw new Exception("无效的填充数据!");
        }
        start++;          // 跳过0
        byte tm[]=new byte[outLen-start];
        try {
            System.arraycopy(indata,start,tm,0,tm.length);
        }
        catch (Exception ex) {
            return null;
        }
        return tm;
    }
    public RSAPublicKey getPublicKey()
    {
        return pukParam;
    }
    public RSAPrivateKey getPrivateKey()
    {
        return pvkParam;
    }
    /**
     * 将公钥读入
     * @author 张荣华
     */
    public RSAPublicKey readPuk(String strPukFileName)
            throws IOException
    {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(strPukFileName);
        int fLength         = fis.available();
        byte[] bytePuk          = new byte[fLength];
        fis.read(bytePuk,0,fLength);
        fis.close();
        ByteArrayInputStream bIn = new ByteArrayInputStream(bytePuk);
        DERInputStream dIn = new DERInputStream(bIn);
        ASN1Sequence      seq = (ASN1Sequence)dIn.readObject();
        if(seq.size()==2)
        {
            DERInteger n = (DERInteger)seq.getObjectAt(0);
            DERInteger e = (DERInteger)seq.getObjectAt(1);
            return new RSAPublicKey(n.getValue(),e.getValue());
        }
        return null;
    }
    /**
     * 将公钥写入到文件(DER)编码
     * @author 张荣华
     */
    public int writePuk(RSAPublicKey puk,String strPukFileName)
            throws IOException
    {
        ByteArrayOutputStream   bOut = new ByteArrayOutputStream();
        DEROutputStream         dOut = new DEROutputStream(bOut);
        dOut.writeObject(puk.getDERObject());
        byte[] m_bPuk=bOut.toByteArray();
        dOut.close();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(strPukFileName);
        fos.write(m_bPuk);
        fos.flush();
        fos.close();
        return 1;
    }
    /**
     * 将私钥写入到文件(DER编码)
     * @author 张荣华
     */
    public int writePvk(RSAPrivateKey pvk,String strPvkFileName)
            throws IOException
    {
        ByteArrayOutputStream   bOut = new ByteArrayOutputStream();
        DEROutputStream         dOut = new DEROutputStream(bOut);
        dOut.writeObject(pvk.getDERObject());
        byte[] m_bPvk=bOut.toByteArray();
        dOut.close();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(strPvkFileName);
        fos.write(m_bPvk);
        fos.flush();
        fos.close();
        return 1;
    }
    /**
     * 从文件读入公钥
     * @author 张荣华
     */
    public RSAPrivateKey readPvk(String strPvkFileName)
            throws IOException
    {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(strPvkFileName);
        int fLength         = fis.available();
        byte[] bytePvk          = new byte[fLength];
        fis.read(bytePvk,0,fLength);
        fis.close();
        ByteArrayInputStream bIn = new ByteArrayInputStream(bytePvk);
        DERInputStream dIn = new DERInputStream(bIn);
        ASN1Sequence      seq = (ASN1Sequence)dIn.readObject();
        if(seq.size()==9)
        {
            DERInteger n = (DERInteger)seq.getObjectAt(1);
            DERInteger e = (DERInteger)seq.getObjectAt(2);
            DERInteger d = (DERInteger)seq.getObjectAt(3);
            DERInteger p = (DERInteger)seq.getObjectAt(4);
            DERInteger q = (DERInteger)seq.getObjectAt(5);
            DERInteger dp = (DERInteger)seq.getObjectAt(6);
            DERInteger dq = (DERInteger)seq.getObjectAt(7);
            DERInteger qInv = (DERInteger)seq.getObjectAt(8);
            return new RSAPrivateKey(
                    n.getValue(),e.getValue(),d.getValue(),
                    p.getValue(),q.getValue(),dp.getValue(),
                    dq.getValue(),qInv.getValue());
        }
        return null;
    }
    /**
     * 以下是RSA算法的软件实现测试程序
     * @author 张荣华
     */
    public static void main(String[] args) {
        CRsa rsa= new CRsa();
        // 密钥生成测试
        // 密钥长度支持512 768 1024 2048 4096 再长也支持，但怕你的机器受不了
        System.out.println("=====================密钥生成测试======================");
        rsa.generateKeyPair(512);
        //rsa.savePukToFile("E:\JavaProj\temp\puk.key");
        //rsa.savePvkToFile("E:\JavaProj\temp\pvk.key");
        try {
            rsa.writePuk(rsa.getPublicKey(),"E:\JavaProj\temp\puk.key");
            rsa.writePvk(rsa.getPrivateKey(),"E:\JavaProj\temp\pvk.key");
//            rsa.readPuk("E:\JavaProj\temp\puk.key");
//            rsa.readPvk("E:\JavaProj\temp\pvk.key");
        }
        catch (IOException ex) {
        }
        System.out.println(rsa.getPublicKey().getModulus().toString(16));
        // 公钥加密私钥解密测试
        System.out.println("==================公钥加密私钥解密测试==================");
        String str="你好,张荣华!";
        byte[] indata=str.getBytes();
        int indatalen=indata.length;
        byte[] cipherData=null;
        byte[] plainData=null;
        try {
            cipherData=rsa.PublicKeyEncrypt(indata,indatalen);
        }
        catch (Exception ex) {
            //ex.printStackTrace();
        }
        try {
            plainData=rsa.PrivateKeyDecrypt(cipherData,cipherData.length);
        }
        catch (Exception ex) {
            //ex.printStackTrace();
        }
        System.out.println("解出的明文:t"+new String(plainData));
        System.out.println("长度(字节)=t"+plainData.length);
        // 数字签名及签名验证测试
        System.out.println("==================数字签名及签名验证测试==================");
        String strSign="这是一个签名测试!";
        byte[] signRes=null;
        try {
            // MD5WithRSA
            signRes=rsa.signData(5,strSign.getBytes());
        }
        catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        try {
            int success=rsa.verifySignData(signRes,strSign.getBytes());
            if(success==1)
                System.out.println("签名验证成功!");
            else
                System.out.println("签名验证失败!");
        }
        catch (Exception ex) {
        }
    }
}

						