eclipse实现ECDSA数字签名
ECDSA数字签名,供大家参考,具体内容如下
一,实验目的
通过使用密码学库实现基于椭圆曲线的签名方案,能够编写简单的实验代码进行正确的ECDSA签名和验证。
二、实验要求
1、熟悉ECDSA算法基本原理;
2、了解如何使用Java简单实现用ECDSA算法;
3、掌握用ECDSA签名算法的简单代码实验。
三、开发环境
JDK1.8,Java相关开发环境(本实验采用Windows+eclipse作为实验环境)要求参与实验的同学提前安装好jdk
四、实验内容
【1-1】 ECDSA签名和验证实验
1.使用如下的函数进行系统初始化并产生密钥:
publicstaticvoidKeyGenerator()throwsException{ ////初始化签名 System.out.println("系统正在初始化……"); KeyPairGeneratorkeyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("EC"); keyPairGenerator.initialize(256); KeyPairkeyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair(); ECPublicKeyecPublicKey=(ECPublicKey)keyPair.getPublic(); ECPrivateKeyecPrivateKey=(ECPrivateKey)keyPair.getPrivate(); //把公钥和私钥分别存储在publicKey.key和privateKey.key文件里 Stringpath=newFile("").getCanonicalPath(); out(path+"\\privateKey.key",Base64.getEncoder().encodeToString(ecPrivateKey.getEncoded())); out(path+"\\publicKey.key",Base64.getEncoder().encodeToString(ecPublicKey.getEncoded())); System.out.println("你的公钥存放在:"+path+"\\publicKey.key"); System.out.println("你的私钥存放在:"+path+"\\privateKey.key"); System.out.println("系统已完成初始化。"); }
其中,使用publicstaticKeyPairGeneratorgetInstance(Stringalgorithm);产生密钥对生成器,这个方法需要一个字符串作为参数,用于说明使用哪个密钥算法,例如本算法中使用椭圆曲线“EC”。
使用publicvoidinitialize(intkeysize);初始化密钥对。参数keysize用于说明生成的key的长度,理论上说是这个参数的值越大,加密的数据就越难以被破解,但在加密时也越消耗计算资源。
使用keyPairGenerator.generateKeyPair().getPublic();动态生成公钥
使用keyPairGenerator.generateKeyPair().getPrivate();动态生成私钥
2.使用如下的函数执行签名过程:
//执行签名过程 publicstaticbyte[]SignGen(byte[]ECprivateKey)throwsException{ KeyFactorykeyFactory=KeyFactory.getInstance("EC"); PKCS8EncodedKeySpecpkcs8EncodedKeySpec=newPKCS8EncodedKeySpec(ECprivateKey); PrivateKeyprivateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec); Signaturesignature=Signature.getInstance("SHA1withECDSA"); signature.initSign(privateKey); signature.update(data.getBytes()); byte[]result=signature.sign(); returnresult; }
其中,使用KeyFactory.getInstance(Stringalgorithm);实例化一个密钥工厂,这个方法需要一个字符串作为参数,用于说明使用哪个密钥算法,例如本算法中使用椭圆曲线“EC”。
使用newPKCS8EncodedKeySpec(ECprivateKey);和keyFactory.generatePrivate(pkcs8En
codedKeySpec);将私钥从字节数组转换为私钥
使用Signature.getInstance(Stringalgorithm);指定签名使用的哈希函数,本算法中使用SHA1
使用signature.initSign(privateKey);和signature.update(data.getBytes());为消息签名
3.使用如下的函数实现验证签名:
//验证签名过程 publicstaticbooleanVerifiGen(byte[]ECpublicKey,byte[]result)throwsException{ KeyFactorykeyFactory=KeyFactory.getInstance("EC"); X509EncodedKeySpecx509EncodedKeySpec=newX509EncodedKeySpec(ECpublicKey); PublicKeypublicKey=keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec); Signaturesignature=Signature.getInstance("SHA1withECDSA"); signature.initVerify(publicKey); signature.update(data.getBytes()); booleanbool=signature.verify(result); returnbool; }
其中,使用KeyFactory.getInstance(Stringalgorithm);实例化一个密钥工厂,这个方法需要一个字符串作为参数,用于说明使用哪个密钥算法,例如本算法中使用椭圆曲线“EC”。
使用newPKCS8EncodedKeySpec(ECpublicKey);和keyFactory.generatePrivate(pkcs8En
codedKeySpec);将公钥从字节数组转换为公钥
使用Signature.getInstance(Stringalgorithm);指定签名使用的哈希函数,本算法中使用SHA1
使用signature.initVerify(publicKey);和signature.update(data.getBytes());验证签名是否正确
使用signature.verify(result);返回验证结果,trueorfalse
【1-2】参考代码
packageECDSA.demo; importjava.io.*; importjava.security.*; importjava.security.interfaces.ECPrivateKey; importjava.security.interfaces.ECPublicKey; importjava.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec; importjava.security.spec.X509EncodedKeySpec; importjava.util.Base64; importjava.util.Scanner; publicclassECDSA{ privatestaticStringdata; //初始化系统 publicstaticvoidKeyGenerator()throwsException{ System.out.println("系统正在初始化……"); KeyPairGeneratorkeyPairGenerator=KeyPairGenerator.getInstance("EC"); keyPairGenerator.initialize(256); KeyPairkeyPair=keyPairGenerator.generateKeyPair(); ECPublicKeyecPublicKey=(ECPublicKey)keyPair.getPublic(); ECPrivateKeyecPrivateKey=(ECPrivateKey)keyPair.getPrivate(); //把公钥和私钥分别存储在publicKey.key和privateKey.key文件里 Stringpath=newFile("").getCanonicalPath(); out(path+"\\privateKey.key",Base64.getEncoder().encodeToString(ecPrivateKey.getEncoded())); out(path+"\\publicKey.key",Base64.getEncoder().encodeToString(ecPublicKey.getEncoded())); System.out.println("你的公钥存放在:"+path+"\\publicKey.key"); System.out.println("你的私钥存放在:"+path+"\\privateKey.key"); System.out.println("系统已完成初始化。"); } //执行签名过程 publicstaticbyte[]SignGen(byte[]ECprivateKey)throwsException{ PKCS8EncodedKeySpecpkcs8EncodedKeySpec=newPKCS8EncodedKeySpec(ECprivateKey); KeyFactorykeyFactory=KeyFactory.getInstance("EC"); PrivateKeyprivateKey=keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec); Signaturesignature=Signature.getInstance("SHA1withECDSA"); signature.initSign(privateKey); signature.update(data.getBytes()); byte[]result=signature.sign(); returnresult; } //验证签名过程 publicstaticbooleanVerifiGen(byte[]ECpublicKey,byte[]result)throwsException{ X509EncodedKeySpecx509encodedkeyspec=newX509EncodedKeySpec(ECpublicKey); KeyFactorykeyFactory=KeyFactory.getInstance("EC"); PublicKeypublicKey=keyFactory.generatePublic(x509encodedkeyspec); Signaturesignature=Signature.getInstance("SHA1withECDSA"); signature.initVerify(publicKey); signature.update(data.getBytes()); booleanbool=signature.verify(result); returnbool; } //封装输出流 publicstaticvoidout(Stringpath,Stringval){ try{ val=Base64.getEncoder().encodeToString(val.getBytes("utf-8")); FileWriterfw=newFileWriter(path); BufferedWriterbw=newBufferedWriter(fw); PrintWriterouts=newPrintWriter(bw); outs.println(val); outs.flush(); outs.close(); }catch(Exceptionex){ ex.printStackTrace(); } } //从文件中读取公私钥 publicstaticbyte[]read(Stringpath){ byte[]sk=null; try{ Filef=newFile(path); FileReaderfr=newFileReader(f); BufferedReaderbr=newBufferedReader(fr); Stringline=null; StringBuffersb=newStringBuffer(); while((line=br.readLine())!=null){ byte[]b=Base64.getDecoder().decode(line); String[]key=newString(b,"utf-8").split(",,,,,,"); System.out.println("\n"); if(key.length==1){ sk=Base64.getDecoder().decode(key[0]); } else{ thrownewException("文件错误"); } } br.close(); returnsk; } catch(Exceptionex) { ex.printStackTrace(); } returnsk; } publicstaticvoidmain(String[]args){ //TODOAuto-generatedmethodstub try{ KeyGenerator(); Scannersc=newScanner(System.in); Stringstr=""; //输入要签名的信息 sc.useDelimiter("\n"); System.out.print("\n"+"请输入输入要签名的信息按回车结束:"); if(sc.hasNext()){ data=sc.next(); } //获取私钥地址 sc.useDelimiter("\n"); System.out.print("\n"+"请输入私钥地址按回车结束:"); if(sc.hasNext()){ str=sc.next(); } //获取私钥 byte[]ECprivateKey=read(str.substring(0,str.length()-1)); //产生签名 byte[]result=SignGen(ECprivateKey); System.out.println("数字签名的结果:"+Base64.getEncoder().encodeToString(result)); newScanner(System.in); sc.useDelimiter("\n"); System.out.print("\n"+"请输入公钥地址按回车结束:"); if(sc.hasNext()){ str=sc.next(); } //获取公钥 byte[]ECpublicKey=read(str.substring(0,str.length()-1)); booleanbool=VerifiGen(ECpublicKey,result); if(bool==true){ System.out.println("数字签名的验证结果:通过验证!"); } else{ System.out.println("请检查地址输入地址是否有误或文件内容是否被篡改!"); } }catch(Exceptionex){ System.out.println("请检查地址输入地址是否有误或文件内容是否被篡改!"); //System.out.println(ex); } } }
【1-3】扩展参考资料
1、 ESCDA算法原理:
ECDSA是ECC与DSA的结合,签名算法为ECC。
签名过程如下:
1、选择一条椭圆曲线Ep(a,b),和基点G;
2、选择私有密钥k(k
5、计算s≡r-Hash*k(modn)
6、r和s做为签名值,如果r和s其中一个为0,重新从第3步开始执行
验证过程如下:
1、接受方在收到消息(m)和签名值(r,s)后,进行以下运算
2、计算:sG+H(m)P=(x1,y1),r1≡x1modp。
3、验证等式:r1≡rmodp。
4、如果等式成立,接受签名,否则签名无效。
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