DHCoder.java

package com.mtools.core.plugin.security;

import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyAgreement;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;
 
/**
 * DH安全编码组件
 * 
 * @author 梁栋
 * @version 1.0
 * @since 1.0
 * Diffie- Hellman算法(D-H算法)，密钥一致协议。是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用 户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的、可以共享的密钥。换句话说，就是由甲方产出一对密钥（公钥、私钥），乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对（公钥、私 钥）。以此为基线，作为数据传输保密基础，同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥（SecretKey）对数据加密。这样，在互通了本地密钥 （SecretKey）算法后，甲乙双方公开自己的公钥，使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据，同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。不单 单是甲乙双方两方，可以扩展为多方共享数据通讯，这样就完成了网络交互数据的安全通讯！该算法源于中国的同余定理——中国馀数定理。  
	流程分析： 
	
	1.甲方构建密钥对儿，将公钥公布给乙方，将私钥保留；双方约定数据加密算法；乙方通过甲方公钥构建密钥对儿，将公钥公布给甲方，将私钥保留。 
	2.甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥加密数据，发送给乙方加密后的数据；乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥对数据解密。 
	3.乙方使用私钥、甲方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥加密数据，发送给甲方加密后的数据；甲方使用私钥、乙方公钥、约定数据加密算法构建本地密钥，然后通过本地密钥对数据解密。 
 */
public abstract class DHCoder extends Coder {
    public static final String ALGORITHM = "DH";
 
    /**
     * 默认密钥字节数
     * 
     * <pre>
     * DH
     * Default Keysize 1024  
     * Keysize must be a multiple of 64, ranging from 512 to 1024 (inclusive).
     * </pre>
     */
    private static final int KEY_SIZE = 1024;
 
    /**
     * DH加密下需要一种对称加密算法对数据加密，这里我们使用DES，也可以使用其他对称加密算法。
     */
    public static final String SECRET_ALGORITHM = "DES";
    private static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey";
    private static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey";
 
    /**
     * 初始化甲方密钥
     * 
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
                .getInstance(ALGORITHM);
        keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);
 
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
 
        // 甲方公钥
        DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();
 
        // 甲方私钥
        DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();
 
        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);
 
        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
        return keyMap;
    }
 
    /**
     * 初始化乙方密钥
     * 
     * @param key
     *            甲方公钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static Map<String, Object> initKey(String key) throws Exception {
        // 解析甲方公钥
        byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
 
        // 由甲方公钥构建乙方密钥
        DHParameterSpec dhParamSpec = ((DHPublicKey) pubKey).getParams();
 
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
                .getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
        keyPairGenerator.initialize(dhParamSpec);
 
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
 
        // 乙方公钥
        DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();
 
        // 乙方私钥
        DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();
 
        Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);
 
        keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
        keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
 
        return keyMap;
    }
 
    /**
     * 加密<br>
     * 
     * @param data
     *            待加密数据
     * @param publicKey
     *            甲方公钥
     * @param privateKey
     *            乙方私钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encrypt(byte[] data, String publicKey,
            String privateKey) throws Exception {
 
        // 生成本地密钥
        SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);
 
        // 数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
 
        return cipher.doFinal(data);
    }
 
    /**
     * 解密<br>
     * 
     * @param data
     *            待解密数据
     * @param publicKey
     *            乙方公钥
     * @param privateKey
     *            乙方私钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] decrypt(byte[] data, String publicKey,
            String privateKey) throws Exception {
 
        // 生成本地密钥
        SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);
        // 数据解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
 
        return cipher.doFinal(data);
    }
 
    /**
     * 构建密钥
     * 
     * @param publicKey
     *            公钥
     * @param privateKey
     *            私钥
     * @return
     * @throws Exception
     */
    private static SecretKey getSecretKey(String publicKey, String privateKey)
            throws Exception {
        // 初始化公钥
        byte[] pubKeyBytes = decryptBASE64(publicKey);
 
        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHM);
        X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeyBytes);
        PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);
 
        // 初始化私钥
        byte[] priKeyBytes = decryptBASE64(privateKey);
 
        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(priKeyBytes);
        Key priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
 
        KeyAgreement keyAgree = KeyAgreement.getInstance(keyFactory
                .getAlgorithm());
        keyAgree.init(priKey);
        keyAgree.doPhase(pubKey, true);
 
        // 生成本地密钥
        SecretKey secretKey = keyAgree.generateSecret(SECRET_ALGORITHM);
 
        return secretKey;
    }
 
    /**
     * 取得私钥
     * 
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
 
        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }
 
    /**
     * 取得公钥
     * 
     * @param keyMap
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map<String, Object> keyMap)
            throws Exception {
        Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
 
        return encryptBASE64(key.getEncoded());
    }
}