使用 PEM 编码、加密的私钥对消息进行本地签名

Question

我正在尝试使用 PEM(X.509) 证书（存储在磁盘上的 privateKey.pem 文件中）对通过 Java 套接字发送的消息进行签名，但在找到接近的示例时遇到了很多麻烦。我通常是一个 C++ 人员，只是介入来帮助这个项目，所以当我不熟悉 API 时，将它们组合成可以工作的代码对我来说有点困难。

不幸的是，我仅限于 Java 标准的方法（1.6.0 Update 16），因此尽管我使用 BouncyCastle 的 PEMReader，它对这个特定项目没有多大帮助。

我的 privateKey.pem 密钥受密码短语保护，其形式为：

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED DEK-Info:
DES-EDE3-CBC,63A862F284B1280B
[...]
tsjQI4H8lhOBuk+NelHu7h2+uqbBQzwkPoA8IqbPXUz+B/MAGhoTGl4AKPjfm9gu
OqEorRU2vGiSaUPgDaRhdPKK0stxMxbByUi8xQ2156d/Ipk2IPLSEZDXONrB/4O5
[...]
-----END RSA PRIVATE KEY-----

它们的密钥是使用 OpenSSL 生成的：

openssl.exe genrsa -out private_key.pem 4096

我无法在运行之前将此密钥转换为 DER 或其他格式，任何必要的转换都需要在代码内部完成，因为密钥需要易于更换，并且格式仍将是 PEM。

我听到了一些我不太确定的事情，希望 SO 的集体智慧能够帮助把这些碎片整合在一起。

我听说PEM证书需要Base64 Decoded才能将其转换为可以使用的DER证书。我有一个名为 MiGBase64 的 Base64 解码工具，但我不完全确定如何/何时需要完成此解码。

我在 Java API 文档中迷失了方向，试图追踪现有的 15 种不同类型的密钥、密钥库、密钥生成器、证书等，但我对其中任何一个都不够熟悉，无法正确识别我需要的密钥。需要使用，以及如何一起使用它们。

基本算法看起来非常简单，这就是为什么我无法编写一个同样简单的实现特别令人沮丧的原因：

1）从文件中读取 privateKey.pem
2) 将私钥加载到XXX类中，使用Passphrase解密密钥
3) 使用Key对象和Signature类对消息进行签名

非常感谢对此的帮助，特别是示例代码。我一直在努力寻找解决此问题的有用示例，因为大多数“接近”示例都使用 BouncyCastle 生成新密钥，或者只是使用此处不适用的不同形式的密钥/类。

这似乎是一个非常简单的问题，但它让我发疯，有什么非常简单的答案吗？

Answer 1

如果您使用的是 BouncyCastle，请尝试以下操作：

import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.Security;
import java.security.Signature;
import java.util.Arrays;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openssl.PEMReader;
import org.bouncycastle.openssl.PasswordFinder;
import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;

public class SignatureExample {

    public static void main(String [] args) throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        String message = "hello world";
        File privateKey = new File("private.pem");
        KeyPair keyPair = readKeyPair(privateKey, "password".toCharArray());

        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256WithRSAEncryption");
        signature.initSign(keyPair.getPrivate());
        signature.update(message.getBytes());
        byte [] signatureBytes = signature.sign();
        System.out.println(new String(Hex.encode(signatureBytes)));

        Signature verifier = Signature.getInstance("SHA256WithRSAEncryption");
        verifier.initVerify(keyPair.getPublic());
        verifier.update(message.getBytes());
        if (verifier.verify(signatureBytes)) {
            System.out.println("Signature is valid");
        } else {
            System.out.println("Signature is invalid");
        }
    }

    private static KeyPair readKeyPair(File privateKey, char [] keyPassword) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader(privateKey);
        PEMReader r = new PEMReader(fileReader, new DefaultPasswordFinder(keyPassword));
        try {
            return (KeyPair) r.readObject();
        } catch (IOException ex) {
            throw new IOException("The private key could not be decrypted", ex);
        } finally {
            r.close();
            fileReader.close();
        }
    }

    private static class DefaultPasswordFinder implements PasswordFinder {

        private final char [] password;

        private DefaultPasswordFinder(char [] password) {
            this.password = password;
        }

        @Override
        public char[] getPassword() {
            return Arrays.copyOf(password, password.length);
        }
    } 
}

Answer 2

OpenSSL 命令生成密钥对并以 PKCS#1 格式对其进行编码。如果您不使用加密（未提供命令密码），则 PEM 只是 PKCS#1 RSAPrivateKey 的 Base64 编码 DER。

不幸的是，Sun 的 JCE 没有提供公共接口来读取这种格式的密钥。您有 2 个选项，

1. 将密钥导入密钥库，您可以从那里读取它。 Keytool 不允许导入私钥。您可以找到其他工具来执行此操作。

2. OAuth 库有一个函数可以处理这个问题。看这里的代码，

http://oauth.googlecode.com/svn/code/java/core/commons/src/main/java/net/oauth/signature/pem/PKCS1EncodedKeySpec.java