Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)个人信息交换文件

本文主要是介绍Java加密技术（十二）——*.PFX(*.p12)个人信息交换文件，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

今天来点实际工作中的硬通货！
与计费系统打交道，少不了用到加密/解密实现。为了安全起见，通过非对称加密交换对称加密密钥更是不可或缺。那么需要通过什么载体传递非对称算法公钥/私钥信息？数字证书是公钥的载体，而密钥库可以包含公钥、私钥信息。
JKS 和 PKCS#12 都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者，搞Java开发，尤其是接触过HTTPS平台的朋友，并不陌生。 JKS 文件（通常为*.jks或*.keystore，扩展名无关）可以通过Java原生工具——KeyTool生成；而后者 PKCS#12 文件（通常为*.p12或*.pfx，意味个人信息交换文件），则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。
当然，这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的！当然，这种转换需要通过KeyTool工具进行！
回归正题，计费同事遇到一个难题：合作方交给他们一个*.pfx文件，需要他们从中提取密钥，然后进行加密交互。其实，通过Java直接操作密钥库文件（或个人信息交换文件）对于一般Java开发人员来说，这都是个冷门。不接触数字安全，根本不知所云。况且，Java原生的密钥库文件格式为JKS，如何操作*.pfx文件？密钥库操作需要获知密钥库别名，*.pfx别名是什么？！接下来就解决这些问题！

方案：

通过keytool密钥库导入命令importkeystore，将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
检索新生成的密钥库文件，提取别名信息。
由密钥库文件导出数字证书（这里将用到别名）。
通过代码提取公钥/私钥、签名算法等

先看格式转换：

Cmd代码    
 echo 格式转换  
 keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456  

-importkeystore 导入密钥库，通过格式设定，我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。
-v 显示详情
-srckeystore 源密钥库，这里是zlex.pfx
-srcstoretype 源密钥库格式，这里为pkcs12
-srcstorepass 源密钥库密码，这里为123456
-destkeystore 目标密钥库，这里为zlex.keystore
-deststoretype 目标密钥库格式，这里为jks，默认值也如此
-deststorepass 目标密钥库密码，这里为123456
通过这个操作，我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。

这时，我们已经获得了密钥库文件，只要确定对应的别名信息，就可以提取公钥/私钥，以及数字证书，进行加密交互了！

Cmd代码    
 echo 查看证书  
 keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -v  

-list 列举密钥库
-keystore 密钥库，这里是zlex.keystore
-storepass 密钥库密码，这里是123456
-v 显示详情

这里需要细致观察一下别名信息！！！就是红框中的数字1！！！

现在，我们把证书导出！

Cmd代码    
 echo 导出证书  
 keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456  

-exportcert 导出证书
-alias 别名，这里是1
-keystore 密钥库，这里是zlex.keystore
-file 证书文件，这里是zlex.crt
-storepass 密钥库密码，这里是123456

现在证书也导出了，我们可以提取公钥/私钥，进行加密/解密，签名/验证操作了！当然，即便没有证书，我们也能够通过密钥库（JKS格式）文件获得证书，以及公钥/私钥、签名算法等。
补充代码，其实就是对 Java加密技术（八）的修改！

Java代码    
 /** 
  * 2010-8-11 
  */  
   
 import java.io.FileInputStream;  
 import java.security.KeyStore;  
 import java.security.PrivateKey;  
 import java.security.PublicKey;  
 import java.security.Signature;  
 import java.security.cert.Certificate;  
 import java.security.cert.CertificateFactory;  
 import java.security.cert.X509Certificate;  
 import java.util.Date;  
   
 import javax.crypto.Cipher;  
   
 /** 
  * 证书操作类 
  *  
  * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a> 
  * @since 1.0 
  */  
 public class CertificateCoder {  
     /** 
      * Java密钥库(Java Key Store，JKS)KEY_STORE 
      */  
     public static final String KEY_STORE = "JKS";  
   
     public static final String X509 = "X.509";  
   
     /** 
      * 由 KeyStore获得私钥 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param keyStorePassword 
      * @param alias 
      * @param aliasPassword 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     private static PrivateKey getPrivateKey(String keyStorePath,  
             String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)  
             throws Exception {  
         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);  
         PrivateKey key = (PrivateKey) ks.getKey(alias,  
                 aliasPassword.toCharArray());  
         return key;  
     }  
   
     /** 
      * 由 Certificate获得公钥 
      *  
      * @param certificatePath 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     private static PublicKey getPublicKey(String certificatePath)  
             throws Exception {  
         Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
         PublicKey key = certificate.getPublicKey();  
         return key;  
     }  
   
     /** 
      * 获得Certificate 
      *  
      * @param certificatePath 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     private static Certificate getCertificate(String certificatePath)  
             throws Exception {  
         CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory  
                 .getInstance(X509);  
         FileInputStream in = new FileInputStream(certificatePath);  
   
         Certificate certificate = certificateFactory.generateCertificate(in);  
         in.close();  
   
         return certificate;  
     }  
   
     /** 
      * 获得Certificate 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param keyStorePassword 
      * @param alias 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     private static Certificate getCertificate(String keyStorePath,  
             String keyStorePassword, String alias) throws Exception {  
         KeyStore ks = getKeyStore(keyStorePath, keyStorePassword);  
         Certificate certificate = ks.getCertificate(alias);  
   
         return certificate;  
     }  
   
     /** 
      * 获得KeyStore 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param password 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password)  
             throws Exception {  
         FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);  
         KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KEY_STORE);  
         ks.load(is, password.toCharArray());  
         is.close();  
         return ks;  
     }  
   
     /** 
      * 私钥加密 
      *  
      * @param data 
      * @param keyStorePath 
      * @param keyStorePassword 
      * @param alias 
      * @param aliasPassword 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,  
             String keyStorePassword, String alias, String aliasPassword)  
             throws Exception {  
         // 取得私钥  
         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                 alias, aliasPassword);  
   
         // 对数据加密  
         Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);  
   
         return cipher.doFinal(data);  
   
     }  
   
     /** 
      * 私钥解密 
      *  
      * @param data 
      * @param keyStorePath 
      * @param alias 
      * @param keyStorePassword 
      * @param aliasPassword 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, String keyStorePath,  
             String alias, String keyStorePassword, String aliasPassword)  
             throws Exception {  
         // 取得私钥  
         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                 alias, aliasPassword);  
   
         // 对数据加密  
         Cipher cipher = Cipher.getInstance(privateKey.getAlgorithm());  
         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);  
   
         return cipher.doFinal(data);  
   
     }  
   
     /** 
      * 公钥加密 
      *  
      * @param data 
      * @param certificatePath 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  
             throws Exception {  
   
         // 取得公钥  
         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
         // 对数据加密  
         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);  
   
         return cipher.doFinal(data);  
   
     }  
   
     /** 
      * 公钥解密 
      *  
      * @param data 
      * @param certificatePath 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, String certificatePath)  
             throws Exception {  
         // 取得公钥  
         PublicKey publicKey = getPublicKey(certificatePath);  
   
         // 对数据加密  
         Cipher cipher = Cipher.getInstance(publicKey.getAlgorithm());  
         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);  
   
         return cipher.doFinal(data);  
   
     }  
   
     /** 
      * 验证Certificate 
      *  
      * @param certificatePath 
      * @return 
      */  
     public static boolean verifyCertificate(String certificatePath) {  
         return verifyCertificate(new Date(), certificatePath);  
     }  
   
     /** 
      * 验证Certificate是否过期或无效 
      *  
      * @param date 
      * @param certificatePath 
      * @return 
      */  
     public static boolean verifyCertificate(Date date, String certificatePath) {  
         boolean status = true;  
         try {  
             // 取得证书  
             Certificate certificate = getCertificate(certificatePath);  
             // 验证证书是否过期或无效  
             status = verifyCertificate(date, certificate);  
         } catch (Exception e) {  
             status = false;  
         }  
         return status;  
     }  
   
     /** 
      * 验证证书是否过期或无效 
      *  
      * @param date 
      * @param certificate 
      * @return 
      */  
     private static boolean verifyCertificate(Date date, Certificate certificate) {  
         boolean status = true;  
         try {  
             X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) certificate;  
             x509Certificate.checkValidity(date);  
         } catch (Exception e) {  
             status = false;  
         }  
         return status;  
     }  
   
     /** 
      * 签名 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param alias 
      * @param keyStorePassword 
      * @param aliasPassword 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static byte[] sign(byte[] sign, String keyStorePath, String alias,  
             String keyStorePassword, String aliasPassword) throws Exception {  
         // 获得证书  
         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(  
                 keyStorePath, keyStorePassword, alias);  
   
         // 取得私钥  
         PrivateKey privateKey = getPrivateKey(keyStorePath, keyStorePassword,  
                 alias, aliasPassword);  
   
         // 构建签名  
         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
                 .getSigAlgName());  
         signature.initSign(privateKey);  
         signature.update(sign);  
         return signature.sign();  
     }  
   
     /** 
      * 验证签名 
      *  
      * @param data 
      * @param sign 
      * @param certificatePath 
      * @return 
      * @throws Exception 
      */  
     public static boolean verify(byte[] data, byte[] sign,  
             String certificatePath) throws Exception {  
         // 获得证书  
         X509Certificate x509Certificate = (X509Certificate) getCertificate(certificatePath);  
         // 获得公钥  
         PublicKey publicKey = x509Certificate.getPublicKey();  
         // 构建签名  
         Signature signature = Signature.getInstance(x509Certificate  
                 .getSigAlgName());  
         signature.initVerify(publicKey);  
         signature.update(data);  
   
         return signature.verify(sign);  
   
     }  
   
     /** 
      * 验证Certificate 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param keyStorePassword 
      * @param alias 
      * @return 
      */  
     public static boolean verifyCertificate(Date date, String keyStorePath,  
             String keyStorePassword, String alias) {  
         boolean status = true;  
         try {  
             Certificate certificate = getCertificate(keyStorePath,  
                     keyStorePassword, alias);  
             status = verifyCertificate(date, certificate);  
         } catch (Exception e) {  
             status = false;  
         }  
         return status;  
     }  
   
     /** 
      * 验证Certificate 
      *  
      * @param keyStorePath 
      * @param keyStorePassword 
      * @param alias 
      * @return 
      */  
     public static boolean verifyCertificate(String keyStorePath,  
             String keyStorePassword, String alias) {  
         return verifyCertificate(new Date(), keyStorePath, keyStorePassword,  
                 alias);  
     }  
 }  

相信上述代码已经帮朋友们解决了相当多的问题！

给出测试类：

Java代码    
 import static org.junit.Assert.*;  
   
 import java.util.Date;  
   
 import org.apache.commons.codec.binary.Hex;  
 import org.junit.Test;  
   
 /** 
  * 证书操作验证类 
  *  
  * @author <a href="mailto:zlex.dongliang@gmail.com">梁栋</a> 
  * @version 1.0 
  * @since 1.0 
  */  
 public class CertificateCoderTest {  
     private String certificatePath = "zlex.crt";  
     private String keyStorePath = "zlex.keystore";  
     private String keyStorePassword = "123456";  
     private String aliasPassword = "123456";  
     private String alias = "1";  
   
     @Test  
     public void test() throws Exception {  
         System.err.println("公钥加密——私钥解密");  
         String inputStr = "Ceritifcate";  
         byte[] data = inputStr.getBytes();  
   
         byte[] encrypt = CertificateCoder.encryptByPublicKey(data,  
                 certificatePath);  
   
         byte[] decrypt = CertificateCoder.decryptByPrivateKey(encrypt,  
                 keyStorePath, alias, keyStorePassword, aliasPassword);  
         String outputStr = new String(decrypt);  
   
         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  
   
         // 验证数据一致  
         assertArrayEquals(data, decrypt);  
   
         // 验证证书有效  
         assertTrue(CertificateCoder.verifyCertificate(certificatePath));  
   
     }  
   
     @Test  
     public void testSign() throws Exception {  
         System.err.println("私钥加密——公钥解密");  
   
         String inputStr = "sign";  
         byte[] data = inputStr.getBytes();  
   
         byte[] encodedData = CertificateCoder.encryptByPrivateKey(data,  
                 keyStorePath, keyStorePassword, alias, aliasPassword);  
   
         byte[] decodedData = CertificateCoder.decryptByPublicKey(encodedData,  
                 certificatePath);  
   
         String outputStr = new String(decodedData);  
         System.err.println("加密前: " + inputStr + "\n\r" + "解密后: " + outputStr);  
         assertEquals(inputStr, outputStr);  
   
         System.err.println("私钥签名——公钥验证签名");  
         // 产生签名  
         byte[] sign = CertificateCoder.sign(encodedData, keyStorePath, alias,  
                 keyStorePassword, aliasPassword);  
         System.err.println("签名:\r" + Hex.encodeHexString(sign));  
   
         // 验证签名  
         boolean status = CertificateCoder.verify(encodedData, sign,  
                 certificatePath);  
         System.err.println("状态:\r" + status);  
         assertTrue(status);  
     }  
   
     @Test  
     public void testVerify() throws Exception {  
         System.err.println("密钥库证书有效期验证");  
         boolean status = CertificateCoder.verifyCertificate(new Date(),  
                 keyStorePath, keyStorePassword, alias);  
         System.err.println("证书状态:\r" + status);  
         assertTrue(status);  
     }  
 }  