基于java实现的ECC加密算法示例

2024-07-13 10:10:52

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供稿：网友

本文实例讲述了基于java实现的ECC加密算法。分享给大家供大家参考，具体如下：

ECC

ECC-Elliptic Curves Cryptography，椭圆曲线密码编码学，是目前已知的公钥体制中，对每比特所提供加密强度最高的一种体制。在软件注册保护方面起到很大的作用，一般的序列号通常由该算法产生。

当我开始整理《Java加密技术（二）》的时候，我就已经在开始研究ECC了，但是关于Java实现ECC算法的资料实在是太少了，无论是国内还是国外的资料，无论是官方还是非官方的解释，最终只有一种答案——ECC算法在jdk1.5后加入支持，目前仅仅只能完成密钥的生成与解析。如果想要获得ECC算法实现，需要调用硬件完成加密/解密（ECC算法相当耗费资源，如果单纯使用CPU进行加密/解密，效率低下），涉及到Java Card领域，PKCS#11。其实，PKCS#11配置很简单，但缺乏硬件设备，无法尝试！

尽管如此，我照旧提供相应的Java实现代码，以供大家参考。

通过java代码实现如下：

Coder类：

import java.math.BigInteger;import java.security.Key;import java.security.KeyFactory;import java.security.interfaces.ECPrivateKey;import java.security.interfaces.ECPublicKey;import java.security.spec.ECFieldF2m;import java.security.spec.ECParameterSpec;import java.security.spec.ECPoint;import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;import java.security.spec.ECPublicKeySpec;import java.security.spec.EllipticCurve;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.NullCipher;import sun.security.ec.ECKeyFactory;import sun.security.ec.ECPrivateKeyImpl;import sun.security.ec.ECPublicKeyImpl;/** * ECC安全编码组件 *  * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */public abstract class ECCCoder extends Coder {  public static final String ALGORITHM = "EC";  private static final String PUBLIC_KEY = "ECCPublicKey";  private static final String PRIVATE_KEY = "ECCPrivateKey";  /**   * 解密<br>   * 用私钥解密   *    * @param data   * @param key   * @return   * @throws Exception   */  public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {    // 对密钥解密    byte[] keyBytes = decryptBASE64(key);    // 取得私钥    PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);    KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;    ECPrivateKey priKey = (ECPrivateKey) keyFactory        .generatePrivate(pkcs8KeySpec);    ECPrivateKeySpec ecPrivateKeySpec = new ECPrivateKeySpec(priKey.getS(),        priKey.getParams());    // 对数据解密    // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现    Cipher cipher = new NullCipher();    // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, priKey, ecPrivateKeySpec.getParams());    return cipher.doFinal(data);  }  /**   * 加密<br>   * 用公钥加密   *    * @param data   * @param privateKey   * @return   * @throws Exception   */  public static byte[] encrypt(byte[] data, String privateKey)      throws Exception {    // 对公钥解密    byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);    // 取得公钥    X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);    KeyFactory keyFactory = ECKeyFactory.INSTANCE;    ECPublicKey pubKey = (ECPublicKey) keyFactory        .generatePublic(x509KeySpec);    ECPublicKeySpec ecPublicKeySpec = new ECPublicKeySpec(pubKey.getW(),        pubKey.getParams());    // 对数据加密    // TODO Chipher不支持EC算法 未能实现    Cipher cipher = new NullCipher();    // Cipher.getInstance(ALGORITHM, keyFactory.getProvider());    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey, ecPublicKeySpec.getParams());    return cipher.doFinal(data);  }  /**   * 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());  }  /**   * 初始化密钥   *    * @return   * @throws Exception   */  public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {    BigInteger x1 = new BigInteger(        "2fe13c0537bbc11acaa07d793de4e6d5e5c94eee8", 16);    BigInteger x2 = new BigInteger(        "289070fb05d38ff58321f2e800536d538ccdaa3d9", 16);    ECPoint g = new ECPoint(x1, x2);    // the order of generator    BigInteger n = new BigInteger(        "5846006549323611672814741753598448348329118574063", 10);    // the cofactor    int h = 2;    int m = 163;    int[] ks = { 7, 6, 3 };    ECFieldF2m ecField = new ECFieldF2m(m, ks);    // y^2+xy=x^3+x^2+1    BigInteger a = new BigInteger("1", 2);    BigInteger b = new BigInteger("1", 2);    EllipticCurve ellipticCurve = new EllipticCurve(ecField, a, b);    ECParameterSpec ecParameterSpec = new ECParameterSpec(ellipticCurve, g,        n, h);    // 公钥    ECPublicKey publicKey = new ECPublicKeyImpl(g, ecParameterSpec);    BigInteger s = new BigInteger(        "1234006549323611672814741753598448348329118574063", 10);    // 私钥    ECPrivateKey privateKey = new ECPrivateKeyImpl(s, ecParameterSpec);    Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>(2);    keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);    keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);    return keyMap;  }}

请注意上述代码中的TODO内容，再次提醒注意，Chipher不支持EC算法，以上代码仅供参考。Chipher、Signature、KeyPairGenerator、KeyAgreement、SecretKey均不支持EC算法。为了确保程序能够正常执行，我们使用了NullCipher类，验证程序。

照旧提供一个测试类：

import static org.junit.Assert.*;import java.math.BigInteger;import java.security.spec.ECFieldF2m;import java.security.spec.ECParameterSpec;import java.security.spec.ECPoint;import java.security.spec.ECPrivateKeySpec;import java.security.spec.ECPublicKeySpec;import java.security.spec.EllipticCurve;import java.util.Map;import org.junit.Test;/** *  * @author 梁栋 * @version 1.0 * @since 1.0 */public class ECCCoderTest {  @Test  public void test() throws Exception {    String inputStr = "abc";    byte[] data = inputStr.getBytes();    Map<String, Object> keyMap = ECCCoder.initKey();    String publicKey = ECCCoder.getPublicKey(keyMap);    String privateKey = ECCCoder.getPrivateKey(keyMap);    System.err.println("公钥: /n" + publicKey);    System.err.println("私钥： /n" + privateKey);    byte[] encodedData = ECCCoder.encrypt(data, publicKey);    byte[] decodedData = ECCCoder.decrypt(encodedData, privateKey);    String outputStr = new String(decodedData);    System.err.println("加密前: " + inputStr + "/n/r" + "解密后: " + outputStr);    assertEquals(inputStr, outputStr);  }}

控制台输出：

公钥: MEAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEDLAAEAv4TwFN7vBGsqgfXk95ObV5clO7oAokHD7BdOP9YMh8ugAU21TjM2qPZ私钥： MDICAQAwEAYHKoZIzj0CAQYFK4EEAAEEGzAZAgEBBBTYJsR3BN7TFw7JHcAHFkwNmfil7w==加密前: abc解密后: abc

本篇的主要内容为Java证书体系的实现。

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

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