国密SM2算法进行数据的加密、签名和验签、解密

2024-02-08 17:20

本文主要是介绍国密SM2算法进行数据的加密、签名和验签、解密,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!

一、背景介绍

数据的加解密有很多种方式,几种常用的加密算法如下:

DES(Data Encryption Standard):对称算法,数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合;

3DES(Triple DES):是基于DES的对称算法,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高;

RC2和RC4:对称算法,用变长密钥对大量数据进行加密,比 DES 快;

IDEA(International Data Encryption Algorithm)国际数据加密算法,使用 128 位密钥提供非常强的安全性;

RSA:由 RSA 公司发明,是一个支持变长密钥的公共密钥算法,需要加密的文件块的长度也是可变的,非对称算法

本文着重介绍SM2国密算法的使用,这是一款中国国家密码局发布的一款加密算法,本文介绍使用语言环境为java语言 

二、引入pom依赖

<dependency><groupId>org.bouncycastle</groupId><artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId><version>1.70</version>
</dependency>
<dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><scope>provided</scope>
</dependency>

主要是引入了工具包和lombok依赖

 三、国密公私钥对工具类KeyUtils

package com.hl.sm2demo.util;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;import java.security.*;
import java.security.spec.ECGenParameterSpec;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
import java.util.Map;/*** @ Description 国密公私钥对工具类*/
@Slf4j
public class KeyUtils {public static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";public static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";/*** 生成国密公私钥对*/public static Map<String, String> generateSmKey() throws Exception {KeyPairGenerator keyPairGenerator = null;SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();ECGenParameterSpec sm2Spec = new ECGenParameterSpec("sm2p256v1");keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("EC", new BouncyCastleProvider());keyPairGenerator.initialize(sm2Spec);keyPairGenerator.initialize(sm2Spec, secureRandom);KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();String publicKeyStr = new String(Base64.getEncoder().encode(publicKey.getEncoded()));String privateKeyStr = new String(Base64.getEncoder().encode(privateKey.getEncoded()));return Map.of(PUBLIC_KEY, publicKeyStr, PRIVATE_KEY, privateKeyStr);}/*** 将Base64转码的公钥串,转化为公钥对象*/public static PublicKey createPublicKey(String publicKey) {PublicKey publickey = null;try {X509EncodedKeySpec publicKeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(publicKey));KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC", new BouncyCastleProvider());publickey = keyFactory.generatePublic(publicKeySpec);} catch (Exception e) {log.error("将Base64转码的公钥串,转化为公钥对象异常:{}", e.getMessage(), e);}return publickey;}/*** 将Base64转码的私钥串,转化为私钥对象*/public static PrivateKey createPrivateKey(String privateKey) {PrivateKey publickey = null;try {PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.getDecoder().decode(privateKey));KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC", new BouncyCastleProvider());publickey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);} catch (Exception e) {log.error("将Base64转码的私钥串,转化为私钥对象异常:{}", e.getMessage(), e);}return publickey;}}

生成公私钥字符串map对象,公钥串转公钥对象方法和私钥串转私钥对象方法 

四、 SM2工具类

package com.hl.sm2demo.util;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.bouncycastle.asn1.gm.GMObjectIdentifiers;
import org.bouncycastle.crypto.InvalidCipherTextException;
import org.bouncycastle.crypto.engines.SM2Engine;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECDomainParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPrivateKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.crypto.params.ParametersWithRandom;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPrivateKey;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.jce.spec.ECParameterSpec;import java.security.*;/*** @ Description SM2实现工具类*/
@Slf4j
public class Sm2Util {
/*    这行代码是在Java中用于向安全系统添加Bouncy Castle安全提供器的。Bouncy Castle是一个流行的开源加密库,它提供了许多密码学算法和安全协议的实现。通过调用Security.addProvider并传入BouncyCastleProvider对象,你可以注册Bouncy Castle提供的安全服务和算法到Java的安全框架中。这样一来,你就可以在你的应用程序中使用Bouncy Castle所提供的加密算法、密钥生成和管理等功能。*/static {Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());}/*** 根据publicKey对原始数据data,使用SM2加密*/public static byte[] encrypt(byte[] data, PublicKey publicKey) {ECPublicKeyParameters localECPublicKeyParameters = getEcPublicKeyParameters(publicKey);SM2Engine localSM2Engine = new SM2Engine();localSM2Engine.init(true, new ParametersWithRandom(localECPublicKeyParameters, new SecureRandom()));byte[] arrayOfByte2;try {arrayOfByte2 = localSM2Engine.processBlock(data, 0, data.length);return arrayOfByte2;} catch (InvalidCipherTextException e) {log.error("SM2加密失败:{}", e.getMessage(), e);return null;}}private static ECPublicKeyParameters getEcPublicKeyParameters(PublicKey publicKey) {ECPublicKeyParameters localECPublicKeyParameters = null;if (publicKey instanceof BCECPublicKey localECPublicKey) {ECParameterSpec localECParameterSpec = localECPublicKey.getParameters();ECDomainParameters localECDomainParameters = new ECDomainParameters(localECParameterSpec.getCurve(),localECParameterSpec.getG(), localECParameterSpec.getN());localECPublicKeyParameters = new ECPublicKeyParameters(localECPublicKey.getQ(), localECDomainParameters);}return localECPublicKeyParameters;}/*** 根据privateKey对加密数据encode data,使用SM2解密*/public static byte[] decrypt(byte[] encodeData, PrivateKey privateKey) {SM2Engine localSM2Engine = new SM2Engine();BCECPrivateKey sm2PriK = (BCECPrivateKey) privateKey;ECParameterSpec localECParameterSpec = sm2PriK.getParameters();ECDomainParameters localECDomainParameters = new ECDomainParameters(localECParameterSpec.getCurve(),localECParameterSpec.getG(), localECParameterSpec.getN());ECPrivateKeyParameters localECPrivateKeyParameters = new ECPrivateKeyParameters(sm2PriK.getD(),localECDomainParameters);localSM2Engine.init(false, localECPrivateKeyParameters);try {return localSM2Engine.processBlock(encodeData, 0, encodeData.length);} catch (InvalidCipherTextException e) {log.error("SM2解密失败:{}", e.getMessage(), e);return null;}}/*** 私钥签名*/public static byte[] signByPrivateKey(byte[] data, PrivateKey privateKey) throws Exception {Signature sig = Signature.getInstance(GMObjectIdentifiers.sm2sign_with_sm3.toString(), BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);sig.initSign(privateKey);sig.update(data);return sig.sign();}/*** 公钥验签*/public static boolean verifyByPublicKey(byte[] data, PublicKey publicKey, byte[] signature) throws Exception {Signature sig = Signature.getInstance(GMObjectIdentifiers.sm2sign_with_sm3.toString(), BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);sig.initVerify(publicKey);sig.update(data);return sig.verify(signature);}}

五、案例测试Junit 

package com.hl.sm2demo;import com.hl.sm2demo.util.KeyUtils;
import com.hl.sm2demo.util.Sm2Util;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.Base64;
import java.util.Map;@SpringBootTest
class Sm2DemoApplicationTests {PublicKey publicKey = null;PrivateKey privateKey = null;@Testpublic void test() throws Exception {//生成公私钥对Map<String,String> keys = KeyUtils.generateSmKey();String testStr = "hello JAVA";System.out.println("原始字符串:" + testStr);System.out.println("公钥:" + keys.get(KeyUtils.PUBLIC_KEY));publicKey = KeyUtils.createPublicKey(keys.get(KeyUtils.PUBLIC_KEY));System.out.println("私钥:" + keys.get(KeyUtils.PRIVATE_KEY));privateKey = KeyUtils.createPrivateKey(keys.get(KeyUtils.PRIVATE_KEY));System.out.println();//公钥加密byte[] encrypt = Sm2Util.encrypt(testStr.getBytes(), publicKey);//加密转base64String encryptBase64Str = Base64.getEncoder().encodeToString(encrypt);System.out.println("加密数据:" + encryptBase64Str);//私钥签名,方便对方收到数据后用公钥验签byte[] sign = Sm2Util.signByPrivateKey(testStr.getBytes(), privateKey);System.out.println("数据签名:" + Base64.getEncoder().encodeToString(sign));//公钥验签,验证通过后再进行数据解密boolean b = Sm2Util.verifyByPublicKey(testStr.getBytes(), publicKey, sign);System.out.println("数据验签:" + b);//私钥解密byte[] decode = Base64.getDecoder().decode(encryptBase64Str);byte[] decrypt = Sm2Util.decrypt(decode, privateKey);assert decrypt != null;System.out.println("解密数据:" + new String(decrypt));}
}

测试代码主要逻辑:

密钥准备:首先生成一个公私钥对字符串,再使用工具分别转换为公私钥的java对象;

加密过程:把数据使用公钥加密,把密文转换成base64编码格式,再用私钥签名;

解密过程:拿到加密数据后用公钥验签,以确保密文数据没有被第三方拦截篡改,验证通过后,base64解码,最后使用私钥进行解密,还原数据

测试结果如下图:

这篇关于国密SM2算法进行数据的加密、签名和验签、解密的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/691697

相关文章

linux解压缩 xxx.jar文件进行内部操作过程

《linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作过程》:本文主要介绍linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、解压文件二、压缩文件总结一、解压文件1、把 xxx.jar 文件放在服务器上,并进入当前目录#

SpringBoot中如何使用Assert进行断言校验

《SpringBoot中如何使用Assert进行断言校验》Java提供了内置的assert机制,而Spring框架也提供了更强大的Assert工具类来帮助开发者进行参数校验和状态检查,下... 目录前言一、Java 原生assert简介1.1 使用方式1.2 示例代码1.3 优缺点分析二、Spring Fr

SQL中如何添加数据(常见方法及示例)

《SQL中如何添加数据(常见方法及示例)》SQL全称为StructuredQueryLanguage,是一种用于管理关系数据库的标准编程语言,下面给大家介绍SQL中如何添加数据,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录在mysql中,有多种方法可以添加数据。以下是一些常见的方法及其示例。1. 使用INSERT I

Python使用vllm处理多模态数据的预处理技巧

《Python使用vllm处理多模态数据的预处理技巧》本文深入探讨了在Python环境下使用vLLM处理多模态数据的预处理技巧,我们将从基础概念出发,详细讲解文本、图像、音频等多模态数据的预处理方法,... 目录1. 背景介绍1.1 目的和范围1.2 预期读者1.3 文档结构概述1.4 术语表1.4.1 核

SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解

《SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解》本文介绍了如何在SpringBoot项目中实现SM2公钥加密和私钥解密的功能,通过使用Hutool库和BouncyCastle依赖,简化... 目录一、前言1、加密信息(示例)2、加密结果(示例)二、实现代码1、yml文件配置2、创建SM2工具

MySQL 删除数据详解(最新整理)

《MySQL删除数据详解(最新整理)》:本文主要介绍MySQL删除数据的相关知识,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录一、前言二、mysql 中的三种删除方式1.DELETE语句✅ 基本语法: 示例:2.TRUNCATE语句✅ 基本语

Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧

《Java中的雪花算法Snowflake解析与实践技巧》本文解析了雪花算法的原理、Java实现及生产实践,涵盖ID结构、位运算技巧、时钟回拨处理、WorkerId分配等关键点,并探讨了百度UidGen... 目录一、雪花算法核心原理1.1 算法起源1.2 ID结构详解1.3 核心特性二、Java实现解析2.

MyBatisPlus如何优化千万级数据的CRUD

《MyBatisPlus如何优化千万级数据的CRUD》最近负责的一个项目,数据库表量级破千万,每次执行CRUD都像走钢丝,稍有不慎就引起数据库报警,本文就结合这个项目的实战经验,聊聊MyBatisPl... 目录背景一、MyBATis Plus 简介二、千万级数据的挑战三、优化 CRUD 的关键策略1. 查

python实现对数据公钥加密与私钥解密

《python实现对数据公钥加密与私钥解密》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用python实现对数据公钥加密与私钥解密,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录公钥私钥的生成使用公钥加密使用私钥解密公钥私钥的生成这一部分,使用python生成公钥与私钥,然后保存在两个文

mysql中的数据目录用法及说明

《mysql中的数据目录用法及说明》:本文主要介绍mysql中的数据目录用法及说明,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1、背景2、版本3、数据目录4、总结1、背景安装mysql之后,在安装目录下会有一个data目录,我们创建的数据库、创建的表、插入的