实习二数字签名与认证的实现.docx
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实习二数字签名与认证的实现
实习二数字签名与认证的实现
一、实习目的
1．理解数字签名的概念和作用；
2．理解身份认证的基本方式和方法；
3．掌握Hash函数和数字签名的实现。
二、实习要求
1．实习前认真预习第3章的有关内容；
2．复习数字签名和身份认证相关内容；
3．熟悉Java平台的JCE包有关类。
三、实习内容
假定两个用户A、B，他们的公私钥对分别是KPUa、KPRa和KPUb、KPRb，，分发的消息为M，哈希函数h（x）。
请基于RSA算法实现数字签名，阶梯任务如下：
以本地两个目录模拟两个用户，实现消息M和签名的模拟分发；
实现过程：
A将信息M用自己的私钥加密后与M本身一起发送给B,B将签名用A的公钥解密，得出的信息与M对比，如果一致，说明消息就是A发的，因为只有A知道自己的私钥。
运行结果：
以MD5、SHA-1等哈希函数，实现消息M的摘要，实现M及摘要签名的模拟分发；
实现过程：
A对消息M用散列函数求出摘要，再用自己的私钥对摘要进行签名，将摘要和摘要的签名一起发送给B，B接受后用A的公钥解密摘要签名，将得出的摘要与发送的摘要对比，判断是否是A发送的。
MD5：
SHA-1：
实现M密文状态下的签名与模拟分发；
实现过程：
A对消息M用B的公钥进行加密，将密文用散列函数求出摘要，再用自己的私钥对摘要进行签名，将密文摘要和摘要的签名一起发送给B，B接受后用A的公钥解密摘要签名，将得出的摘要与发送的摘要对比，判断是否是A发送的，之后再使用自己的私钥解密得到的密文，最终得到明文消息M。
运行结果：
采用SSL，建立安全通信过程，实现Socket通信的签名分发；
将方案移植到某个web应用中，实现实用的签名分发。
4、实验总结
通过这次实验，对于数字签名的方式有了更多了解，认识到非对称密钥体系真的是一个很好的体系，既可以做签名，也可以进行加解密，功能很多。
附代码：
SKey_RSA.java
packagecn.test.key;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.ObjectOutputStream;
importjava.security.KeyPair;
importjava.security.KeyPairGenerator;
importjava.security.NoSuchAlgorithmException;
importjava.security.PrivateKey;
importjava.security.PublicKey;
publicclassSKey_RSA{
publicvoidkey_RSA（）throwsException{
KeyPairGeneratorkpg=KeyPairGenerator.getInstance（"RSA"）;
kpg.initialize（1024）;
KeyPairkp=kpg.genKeyPair（）;
PublicKeypbkey=kp.getPublic（）;
PrivateKeyprkey=kp.getPrivate（）;
FileOutputStreamf1=newFileOutputStream（"Skey_RSA_pub1.dat"）;
ObjectOutputStreamoo1=newObjectOutputStream（f1）;
oo1.writeObject（pbkey）;
FileOutputStreamf2=newFileOutputStream（"Skey_RSA_pri1.dat"）;
ObjectOutputStreamoo2=newObjectOutputStream（f2）;
oo2.writeObject（prkey）;
oo1.close（）;
oo2.close（）;
f1.close（）;
f2.close（）;
}
}
Rsa_Op.java
packagecn.test.key;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.BufferedWriter;
importjava.io.FileInputStream;
importjava.io.FileNotFoundException;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.InputStreamReader;
importjava.io.ObjectInputStream;
importjava.io.OutputStreamWriter;
importjava.math.BigInteger;
importjava.security.Key;
importjava.security.interfaces.RSAPrivateKey;
importjava.security.interfaces.RSAPublicKey;
publicclassRsa_Op{
intflag=0;
publicbyte[]enc_pub（Strings）throwsException{
byte[]b=s.getBytes（"UTF8"）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pub1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPublicKeypbk=（RSAPublicKey）oi.readObject（）;
oi.close（）;
BigIntegere=pbk.getPublicExponent（）;
BigIntegern=pbk.getModulus（）;
BigIntegerm=newBigInteger（b）;
BigIntegerm1=newBigInteger（"0"）;
if（（pareTo（m1））==-1）{
m=m.negate（）;
flag=1;
}
BigIntegerc=m.modPow（e,n）;
System.out.println（"M用公钥加密后的密文:
"）;
System.out.println（"c="+c）;
byte[]re=c.toByteArray（）;
Stringcs=c.toString（）;
BufferedWriterbw=newBufferedWriter（newOutputStreamWriter（newFileOutputStream（"Enc_pub_RSA1.dat"）））;
bw.write（cs,0,cs.length（））;
bw.close（）;
returnre;
}
publicvoidenc_pri（Strings）throwsException{
byte[]b=s.getBytes（"UTF8"）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pri1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPrivateKeyprk=（RSAPrivateKey）oi.readObject（）;
oi.close（）;
BigIntegere=prk.getPrivateExponent（）;
BigIntegern=prk.getModulus（）;
BigIntegerm=newBigInteger（b）;
System.out.println（"签名前的M="+m）;
BigIntegerm1=newBigInteger（"0"）;
if（（pareTo（m1））==-1）{
m=m.negate（）;
flag=1;
}
BigIntegerc=m.modPow（e,n）;
System.out.println（"签名后的M="+c）;
//System.out.println（"将密钥加密后的密文c="+c）;
Stringcs=c.toString（）;
BufferedWriterbw=newBufferedWriter（newOutputStreamWriter（newFileOutputStream（"Enc_pri_RSA1.dat"）））;
bw.write（cs,0,cs.length（））;
bw.close（）;
}
publicbyte[]dec_pri（）throwsException{
BufferedReaderbr=newBufferedReader（newInputStreamReader（newFileInputStream（"Enc_pub_RSA1.dat"）））;
Stringctext=br.readLine（）;
br.close（）;
BigIntegerc=newBigInteger（ctext）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pri1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPrivateKeyprk=（RSAPrivateKey）oi.readObject（）;
BigIntegerd=prk.getPrivateExponent（）;
BigIntegern=prk.getModulus（）;
BigIntegerm=c.modPow（d,n）;
if（flag==1）{
m=m.negate（）;
flag=0;
}
System.out.println（"将c解密后得：
"）;
System.out.println（"m="+m）;
byte[]mt=m.toByteArray（）;
oi.close（）;
f.close（）;
returnmt;
}
publicbyte[]dec_pub（）throwsException{
BufferedReaderbr=newBufferedReader（newInputStreamReader（newFileInputStream（"Enc_pri_RSA1.dat"）））;
Stringctext=br.readLine（）;
br.close（）;
BigIntegerc=newBigInteger（ctext）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pub1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPublicKeypbk=（RSAPublicKey）oi.readObject（）;
BigIntegerd=pbk.getPublicExponent（）;
BigIntegern=pbk.getModulus（）;
BigIntegerm=c.modPow（d,n）;
if（flag==1）{
m=m.negate（）;
flag=0;
}
System.out.println（"公钥解密后的M="+m）;
byte[]b=m.toByteArray（）;
oi.close（）;
f.close（）;
returnb;
}
}
Sig.java:
packagecn.test.key;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.FileInputStream;
importjava.io.FileOutputStream;
importjava.io.FileReader;
importjava.io.ObjectInputStream;
importjava.security.NoSuchAlgorithmException;
importjava.security.Signature;
importjava.security.interfaces.RSAPrivateKey;
publicclassSig{
publicvoidsigNoz（Strings,Rsa_Opro）throwsException{
SKey_RSAsr=newSKey_RSA（）;
sr.key_RSA（）;
ro.enc_pri（s）;
}
publicvoidsigWithz（Stringalgorithm,Stringmsg）throwsException{
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pri1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPrivateKeyprk=（RSAPrivateKey）oi.readObject（）;
oi.close（）;
Signatures=Signature.getInstance（algorithm）;
s.initSign（prk）;
byte[]b=msg.getBytes（"UTF8"）;
s.update（b）;
byte[]b1=s.sign（）;
System.out.println（"摘要签名：
"）;
for（inti=0;iSystem.out.print（b1[i]+","）;
}
FileOutputStreamf3=newFileOutputStream（"Sign.dat"）;
f3.write（b1）;
}
publicvoidsigWithz（Stringalgorithm,byte[]msg）throwsException{
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pri1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPrivateKeyprk=（RSAPrivateKey）oi.readObject（）;
oi.close（）;
Signatures=Signature.getInstance（algorithm）;
s.initSign（prk）;
s.update（msg）;
byte[]b1=s.sign（）;
System.out.println（"密文摘要签名：
"）;
for（inti=0;iSystem.out.print（b1[i]+","）;
}
FileOutputStreamf3=newFileOutputStream（"Sign.dat"）;
f3.write（b1）;
}
}
Dec_Sig.java:
packagecn.test.key;
importjava.io.FileInputStream;
importjava.io.FileNotFoundException;
importjava.io.ObjectInputStream;
importjava.security.Signature;
importjava.security.interfaces.RSAPublicKey;
publicclassDec_Sig{
publicStringdec_SigNoz（Rsa_Opro）throwsException{
byte[]ss=ro.dec_pub（）;
Strings=newString（ss,"UTF8"）;
returns;
}
publicbooleandec_SigWithz（Stringmsg,Stringalgorithm）throwsException{
byte[]data=msg.getBytes（"UTF8"）;
FileInputStreamf2=newFileInputStream（"Sign.dat"）;
intnum=f2.available（）;
byte[]b=newbyte[num];
f2.read（b）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pub1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPublicKeypbk=（RSAPublicKey）oi.readObject（）;
Signatures=Signature.getInstance（algorithm）;
s.initVerify（pbk）;
s.update（data）;
booleanresult=s.verify（b）;
returnresult;
}
publicbooleandec_SigWithz（byte[]msg,Stringalgorithm）throwsException{
FileInputStreamf2=newFileInputStream（"Sign.dat"）;
intnum=f2.available（）;
byte[]b=newbyte[num];
f2.read（b）;
FileInputStreamf=newFileInputStream（"Skey_RSA_pub1.dat"）;
ObjectInputStreamoi=newObjectInputStream（f）;
RSAPublicKeypbk=（RSAPublicKey）oi.readObject（）;
Signatures=Signature.getInstance（algorithm）;
s.initVerify（pbk）;
s.update（msg）;
booleanresult=s.verify（b）;
returnresult;
}
}
Test1.java:
packagecn.test.key;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.FileReader;
publicclassTest1{
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsException{
//TODOAuto-generatedmethodstub
FileReaderf=newFileReader（"消息M.txt"）;
BufferedReaderbr=newBufferedReader（f）;
Stringss=br.readLine（）;
Rsa_Opro=newRsa_Op（）;
Sigs=newSig（）;
s.sigNoz（ss,ro）;
Dec_Sigds=newDec_Sig（）;
Stringdecs=ds.dec_SigNoz（ro）;
System.out.println（"签名解密后得到的消息M'="+decs）;
if（ss.equals（decs））{
System.out.println（"验证签名成功！
！
"）;
}
}
}
Test2.java:
packagecn.test.key;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.FileNotFoundException;
importjava.io.FileReader;
publicclassTest2{
publicstaticvoidmain（String[]args）throwsException{
//TODOAuto-generatedmethodstub
SKey_RSAsr=newSKey_RSA（）;
sr.key_RSA（）;
FileReaderf=newFileReader（"消息M.txt"）;
BufferedReaderbr=newBufferedReader（f）;
Stringss=br.readLine（）;
Rsa_Opro=newRsa_Op（）;
Sigs=newSig（）;
System.out.println（"使用SHA-1算法生成摘要"）;
s.sigWithz（"SHA1WithRSA",ss）;
Dec_Sigds=newDec_Sig（）;
booleanok=ds.dec_SigWithz（ss,"SHA1WithRSA"）;
if（ok==true）{
System.out.println（）;
System.out.println（"验证签名成功！
！
"）;
}
}
}
Test3.java:
packagecn.test.key;
importjava.io.BufferedReader;
importjava.io.FileReader;
publicclassTest3{
/**
*@paramargs
*@throwsException
*/
pub
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