Java安全通信概述

1、java安全通信概述 1.安全通信介绍计算机安全通信过程中，常使用消息摘要和消息验证码来保证传输的数据未曾被第三方修改。 消息摘要是对原始数据按照一定算法进行计算得到的结果，它主要检测原始数据是否被修改过。消息摘要与加密不同，加密是对原始数据进行变换，可以从变换后的数据中获得原始数据，而消息摘要是从原始数据中获得一部分信息，它比原始数据少得多，因此消息摘要可以看作是原始数据的指纹。 例：下面一段程序计算一段字符串的消息摘要 package com.messagedigest;import java.security.*;public class digestpass public static

2、 void main(string args) throws exceptionstring str="hello,i sent to you 80 yuan."messagedigest md = messagedigest.getinstance("md5");/常用的有md5,sha算法等 md.update(str.getbytes("utf-8");/传入原始字串 byte re = md.digest();/计算消息摘要放入byte数组中/下面把消息摘要转换为字符串 string result = ""

3、for(int i=0;ire.length;i+)result += integer.tohexstring(0x000000ff&rei)|0xffffff00).substring(6);system.out.println(result);当我们有时需要对一个文件加密时，以上方式不再适用。 又例：下面一段程序计算从输入（出）流中计算消息摘要。 package com.messagedigest;import java.io.*;import java.security.*;public class digestinput public static void main(stri

4、ng args) throws exceptionstring filename = "test.txt"messagedigest md = messagedigest.getinstance("md5");fileinputstream fin = new fileinputstream(filename);digestinputstream din = new digestinputstream(fin,md);/构造输入流/digestoutputstream dout = new digestoutputstream(fout,md);/使用输

5、入（出）流可以自己控制何时开始和关闭计算摘要/也可以不控制，将全过程计算/初始时是从开始即开始计算，如我们可以开始时关闭，然后从某一部分开始，如下：/din.on(false); int b;while(b=din.read()!=-1)/做一些对文件的处理/if(b='$') din.on(true); /当遇到文件中的符号$时才开始计算 byte re = md.digest();/获得消息摘要/下面把消息摘要转换为字符串 string result = ""for(int i=0;ire.length;i+)result += integer.tohe

6、xstring(0x000000ff&rei)|0xffffff00).substring(6);system.out.println(result);当a和b通信时，a将数据传给b时，同时也将数据的消息摘要传给b，b收到后可以用该消息摘要验证a传的消息是否正确。这时会产生问题，即若传递过程中别人修改了数据时，同时也修改了消息摘要。b就无法确认数据是否正确。消息验证码可以解决这一问题。 使用消息验证码的前提是 a和b双方有一个共同的密钥，这样a可以将数据计算出来的消息摘要加密后发给b，以防止消息摘要被改。由于使用了共同的密钥，所以称为“验证码”。 例、下面的程序即可利用共同的密钥来计算

7、消息摘要的验证码 package com.mac;import java.io.*;import java.security.*;import javax.crypto.*;import javax.crypto.spec.*;public class mymac public static void main(string args) throws exception/这是一个消息摘要串 string str="teststring"/共同的密钥编码，这个可以通过其它算法计算出来 byte kb=11,105,-119,50,4,-105,16,38,-14,-111,2

8、1,-95,70,-15,76,-74,67,-88,59,-71,55,-125,104,42;/获取共同的密钥 secretkeyspec k = new secretkeyspec(kb,"hmacsha1");/获取mac对象 mac m = mac.getinstance("hmacmd5");m.init(k);m.update(str.getbytes("utf-8");byte re = m.dofinal();/生成消息码/下面把消息码转换为字符串 string result = ""for(in

9、t i=0;ire.length;i+)result += integer.tohexstring(0x000000ff&rei)|0xffffff00).substring(6);system.out.println(result);使用以上两种技术可以保证数据没有经过改变，但接收者还无法确定数据是否确实是某个人发来的。尽管消息码可以确定数据是某个有同样密钥的人发来的，但这要求双方具有共享的密钥，若有一组用户共享，我们就无法确定数据的来源了。 基于ssl的数字签名可以解决这一问题。数字签名利用非对称加密技术，发送者使用私钥加密数据产生的消息摘要（签名），接收者使用发送者的公钥解密消息

10、摘要以验证签名是否是某个人的。由于私钥只有加密者才有，因此如果接收者用某个公钥解密了某个消息摘要，就可以确定这段消息摘要必然是对应的私钥持有者发来的。使用数字签名的前提是接收数据者能够确信验证签名时（用发送者的私钥加密消息摘要）所用的公钥确实是某个人的 (因为有可能有人假告公钥)。数字证书可以解决这个问题。 数字证书含有两部分数据：一部分是对应主体（单位或个人）的信息，另一部分是这个主体所对应的公钥。即数字证书保存了主体和它的公钥的一一对应关系。同样，数字证书也有可能被假造，如何判定数字证书的内容的真实性呢？所以，有效的数字证书必须经过权威 ca的签名，即权威ca验证数字证书的内容的真实性，然

11、后再在数字证书上使用自己的私钥签名（相当于在证书加章确认）。这样，当用户收到这样的数字证书后，会用相应的权威 ca的公钥验证该证书的签名(因为权威的ca的公钥在操作系统中己经安装)。根据非对称加密的原理，如果该证书不是权威ca签名的，将不能通过验证，即该证书是不可靠的。 若通过验证，即可证明此证书含的信息（发信人的公钥和信息）是无误的。于是可以信任该证书，便可以通过该证书内含的公钥来确认数据确实是发送者发来的。 于是，双方通信时， a把数据的消息摘要用自己的私钥加密（即签名），然后把自己的数字证书和数据及签名后的消息摘要一起发送给b，b处查看a的数字证书，如果a的数字证书是经过权威ca验证可靠

12、的，便信任a，便可使用a的数字证书中附带的a的公钥解密消息摘要（这一过程同时确认了发送数据的人又可以解密消息摘要），然后通过解密后的消息摘要验证数据是否正确无误没被修改。 2.ssl安全证书ssl(安全套接层)是netscape公司在1994年开发的，最初用于web浏览器，为浏览器与服务器间的数据传递提供安全保障，提供了加密、来源认证和数据完整性的功能。现在ssl3.0得到了普遍的使用，它的改进版tls(传输层安全)已经成为互联网标准。ssl本身和tcp套接字连接是很相似的，在协议栈中，ssl可以被简单的看作是安全的tcp连接，但是某些tcp连接的特性它是不支持的，比如带外数据(out-of-

13、bound)。 在构建基于socket的c/s程序时，通过添加对ssl的支持来保障数据安全和完整是不错的方法。完善的java为我们提供了简单的实现方法：jsse(java安全套接字扩展)。jsse是一个纯java实现的ssl和tls协议框架，抽象了ssl和tls复杂的算法，使安全问题变得简单。jsse已经成为j2se1.4版本中的标准组件，支持ssl 3.0和tls 1.0。我们将通过一个具体的例子演示jsse的一些基本应用。例子中的服务器端将打开一个ssl socket，只有持有指定证书的客户端可以与它连接，所有的数据传递都是加密的。 构造一个sslsocket是非常简单的： sslserv

14、ersocketfactory factory=(sslserversocketfactory)sslserversocketfactory.getdefault(); sslserversocket server = (sslserversocket) factory.createserversocket(portnumber); sslsocket socket = (sslsocket); 但是执行这样的程序会产生一个异常，报告找不到可信任的证书。sslsocket和普通的socket是不一样的，它需要一个证书来进行安全认证。1）证书 生成一个ca证书，在命令行下执行：?keytool

15、genkey keystore sslkey keyalg rsa alias ssl黑体部分是用户可以自己指定的参数，第一个参数是要生成的证书的名字，第二个参数是证书的别名。rsa指明了我们使用的加密方法。系统会要求输入证书发放者的信息，逐项输入即可。系统生成的文件命将会和证书名相同。证书可以提交给权威ca认证组织审核，如果通过审核，组织会提供信任担保，向客户担保你的连接是安全的。当然这不是必须的。在我们的例子中会把证书直接打包到客户端程序中，保证客户端是授权用户，避免伪造客户，所以不需要提交审核。 2）服务器端现在可以编写服务器端的代码，与普通的socket代码不同，我们需要在程序中导入证

16、书，并使用该证书构造sslsocket。需要的说明的是：?keystore ks=keystore.getinstance("jks");访问java密钥库，jks是keytool创建的java密钥库，保存密钥。?keymanagerfactory kmf=keymanagerfactory.getinstance("sunx509");创建用于管理jks密钥库的x.509密钥管理器。?sslcontext sslcontext=sslcontext.getinstance("sslv3");构造ssl环境，指定ssl版本为3.0，也

17、可以使用tlsv1，但是sslv3更加常用。?sslcontext.init(kmf.getkeymanagers(),null,null);初始化ssl环境。第二个参数是告诉jsse使用的可信任证书的来源，设置为null是从.ssl.truststore中获得证书。第三个参数是jsse生成的随机数，这个参数将影响系统的安全性，设置为null是个好选择，可以保证jsse的安全性。完整代码如下： /* *ssl socket的服务器端 *author bromon */ package org.ec107.ssl; import .*; import .ssl.*; import java.io

18、.*; import java.security.*; public class sslserver static int port=8266; /系统将要监听的端口号,82.6.6是偶以前女朋友的生日_ static sslserversocket server; /* *构造函数 */ public sslserver() /* *param port 监听的端口号 *return 返回一个sslserversocket对象 */ private static sslserversocket getserversocket(int theport) sslserversocket s=nu

19、ll; try string key="sslkey" /要使用的证书名 char keystorepass="12345678".tochararray(); /证书密码 char keypassword="12345678".tochararray(); /证书别称所使用的主要密码 keystore ks=keystore.getinstance("jks"); /创建jks密钥库 ks.load(new fileinputstream(key),keystorepass); /创建管理jks密钥库的x.509

20、密钥管理器 keymanagerfactory kmf=keymanagerfactory.getinstance("sunx509"); kmf.init(ks,keypassword); sslcontext sslcontext=sslcontext.getinstance("sslv3"); sslcontext.init(kmf.getkeymanagers(),null,null); /根据上面配置的ssl上下文来产生sslserversocketfactory,与通常的产生方法不同 sslserversocketfactory factor

21、y=sslcontext.getserversocketfactory(); s=(sslserversocket)factory.createserversocket(theport); catch(exception e) system.out.println(e); return(s); public static void main(string args) try server=getserversocket(port); system.out.println("在”+port+”端口等待连接."); while(true) sslsocket socket=(s

22、slsocket)server.accept(); /将得到的socket交给createthread对象处理,主线程继续监听 new createthread(socket); catch(exception e) system.out.println("main方法错误80:"+e); /* *内部类,获得主线程的socket连接,生成子线程来处理 */ class createthread extends thread static bufferedreader in; static printwriter out; static socket s; /* *构造函数

23、,获得socket连接,初始化in和out对象 */ public createthread(socket socket) try s=socket; in=new bufferedreader(new inputstreamreader(s.getinputstream(),"gb2312"); out=new printwriter(s.getoutputstream(),true); start(); /开新线程执行run方法 catch(exception e) system.out.println(e); /* *线程方法,处理socket传递过来的数据 */ p

24、ublic void run() try string msg=in.readline(); system.out.println(msg); s.close(); catch(exception e) system.out.println(e); 将我们刚才生成的证书放到程序所在的目录下，上面的代码就可以在编译之后执行：?java org.ec107.ssl.sslserver 在8266端口等待连接 3） 客户端客户端的代码相对简单，我们可以不在程序中指定ssl环境，而是在执行客户端程序时指定。需要注意的是客户端并没有导入证书，而是采用了默认的工厂方法构造sslsocket：?sslsoc

25、ketfactory factory=(sslsocketfactory)sslsocketfactory.getdefault(); 构造默认的工厂方法?socket s=factory.createsocket("localhost",port); 打开一个sslsocket连接 /* *ssl socket 的客户端 *author bromon */ import .*; import .ssl.*; import .*; import java.io.*; public class sslclient static int port=8266; public static void main(string args) try sslsocketfactory factory=(sslsocketfactory)sslsocketfactory.getdefault(); socket s=factory.createsocket("localhost",port); printwri