DH，全称为“Diffie-Hellman”，是一种确保共享KEY安全穿越不安全网络的方法，也就是常说的密钥一致协议。由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。
简单的说就是允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成“一致”的、可以共享的密钥。也就是由甲方产出一对密钥（公钥、私钥），乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对（公钥、私钥）。
以此为基线，作为数据传输保密基础，同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥（SecretKey）对数据加密。这样，在互通了本地密钥（SecretKey）算法后，甲乙双方公开自己的公钥，使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据，同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。不单单是甲乙双方两方，可以扩展为多方共享数据通讯，这样就完成了网络交互数据的安全通讯！
DH算法的通信模型：
- 甲方将自己的公钥发给乙方
- 乙方根据甲方发来的公钥，生成自己的公钥和私钥
- 乙方将自己的公钥发送给甲方
- 甲方和乙方，生成一样的秘钥。用于加密数据
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyAgreement;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPrivateKey;
import javax.crypto.interfaces.DHPublicKey;
import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;
public class DHUtil {
/**
* 定义加密方式
*/
private static final String KEY_DH = "DH";
public static final String PUBLIC_KEY = "DHPublicKey";
public static final String PRIVATE_KEY = "DHPrivateKey";
// 开始生成本地密钥SecretKey 密钥算法为对称密码算法
// 可以为 DES DES AES
public static final String KEY_DH_DES = "DES";
/**
* 甲方初始化并返回密钥对
* @return
*/
public static Map<String, Object> initKey() {
try {
// 实例化密钥对生成器
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
.getInstance(KEY_DH);
// 初始化密钥对生成器 默认是1024 512-1024 & 64的倍数
keyPairGenerator.initialize(1024);
// 生成密钥对
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
// 得到甲方公钥
DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();
// 得到甲方私钥
DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();
// 将公钥和私钥封装在Map中， 方便之后使用
Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>();
keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
return keyMap;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 乙方根据甲方公钥初始化并返回密钥对
* @param key
* 甲方的公钥
* @return
*/
public static Map<String, Object> initKey(byte[] key) {
try {
// 将甲方公钥从字节数组转换为PublicKey
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
// 实例化密钥工厂
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_DH);
// 产生甲方公钥pubKey
DHPublicKey dhPublicKey = (DHPublicKey) keyFactory
.generatePublic(keySpec);
// 剖析甲方公钥，得到其参数
DHParameterSpec dhParameterSpec = dhPublicKey.getParams();
// 实例化密钥对生成器
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
.getInstance(KEY_DH);
// 用甲方公钥初始化密钥对生成器
keyPairGenerator.initialize(dhParameterSpec);
// 产生密钥对
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
// 得到乙方公钥
DHPublicKey publicKey = (DHPublicKey) keyPair.getPublic();
// 得到乙方私钥
DHPrivateKey privateKey = (DHPrivateKey) keyPair.getPrivate();
// 将公钥和私钥封装在Map中， 方便之后使用
Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>();
keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
return keyMap;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 根据对方的公钥和自己的私钥生成 本地密钥,返回的是SecretKey对象的字节数组
* @param publicKey
* 公钥
* @param privateKey
* 私钥
* @return
*/
public static byte[] getSecretKeyBytes(byte[] publicKey, byte[] privateKey) {
try {
// 实例化密钥工厂
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_DH);
// 将公钥从字节数组转换为PublicKey
X509EncodedKeySpec pubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(pubKeySpec);
// 将私钥从字节数组转换为PrivateKey
PKCS8EncodedKeySpec priKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(priKeySpec);
// 准备根据以上公钥和私钥生成本地密钥SecretKey
// 先实例化KeyAgreement
KeyAgreement keyAgreement = KeyAgreement.getInstance(KEY_DH);
// 用自己的私钥初始化keyAgreement
keyAgreement.init(priKey);
// 结合对方的公钥进行运算
keyAgreement.doPhase(pubKey, true);
// 开始生成本地密钥SecretKey 密钥算法为对称密码算法
SecretKey secretKey = keyAgreement.generateSecret(KEY_DH_DES);
return secretKey.getEncoded();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 根据对方的公钥和自己的私钥生成 本地密钥,返回的是SecretKey对象
* @param publicKey
* 公钥
* @param privateKey
* 私钥
* @return
*/
public static SecretKey getSecretKey(byte[] publicKey, byte[] privateKey) {
try {
// 实例化密钥工厂
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_DH);
// 将公钥从字节数组转换为PublicKey
X509EncodedKeySpec pubKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(pubKeySpec);
// 将私钥从字节数组转换为PrivateKey
PKCS8EncodedKeySpec priKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(priKeySpec);
// 准备根据以上公钥和私钥生成本地密钥SecretKey
// 先实例化KeyAgreement
KeyAgreement keyAgreement = KeyAgreement.getInstance(KEY_DH);
// 用自己的私钥初始化keyAgreement
keyAgreement.init(priKey);
// 结合对方的公钥进行运算
keyAgreement.doPhase(pubKey, true);
// 开始生成本地密钥SecretKey 密钥算法为对称密码算法
SecretKey secretKey = keyAgreement.generateSecret(KEY_DH_DES);
return secretKey;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
/**
* 从 Map 中取得公钥
*
* @param keyMap
* @return
*/
public static byte[] getPublicKey(Map<String, Object> keyMap) {
DHPublicKey key = (DHPublicKey) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
return key.getEncoded();
}
/**
* 从 Map 中取得私钥
* @param keyMap
* @return
*/
public static byte[] getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap) {
DHPrivateKey key = (DHPrivateKey) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
return key.getEncoded();
}
/**
* DH 加密
*
* @param data
* 带加密数据
* @param publicKey
* 甲方公钥
* @param privateKey
* 乙方私钥
* @return
*/
public static byte[] encryptDH(byte[] data, byte[] publicKey,
byte[] privateKey) {
byte[] bytes = null;
try {
//
SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);
// 数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
bytes = cipher.doFinal(data);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
}
return bytes;
}
/**
* DH 解密
*
* @param data
* 待解密数据
* @param publicKey
* 乙方公钥
* @param privateKey
* 甲方私钥
* @return
*/
public static byte[] decryptDH(byte[] data, byte[] publicKey,
byte[] privateKey) {
byte[] bytes = null;
try {
//
SecretKey secretKey = getSecretKey(publicKey, privateKey);
// 数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
bytes = cipher.doFinal(data);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
}
return bytes;
}
}
字节数组转16进制
public class BytesToHex {
public static String fromBytesToHex(byte[] resultBytes) {
StringBuilder builder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < resultBytes.length; i++) {
if (Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]).length() == 1) {
builder.append("0").append(
Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
} else {
builder.append(Integer.toHexString(0xFF & resultBytes[i]));
}
}
return builder.toString();
}
}
测试代码
import java.util.Map;
public class Test {
// 待加密的明文
public static final String DATA = "test";
public static void main(String[] args) throws Exception {
/* Test DH */
// 甲方公钥
byte[] publicKey1;
// 甲方私钥
byte[] privateKey1;
// 甲方本地密钥
byte[] secretKey1;
// 乙方公钥
byte[] publicKey2;
// 乙方私钥
byte[] privateKey2;
// 乙方本地密钥
byte[] secretKey2;
// 初始化密钥 并生成甲方密钥对
Map<String, Object> keyMap1 = DHUtil.initKey();
publicKey1 = DHUtil.getPublicKey(keyMap1);
privateKey1 = DHUtil.getPrivateKey(keyMap1);
System.out
.println("DH 甲方公钥 : " + BytesToHex.fromBytesToHex(publicKey1));
System.out.println("DH 甲方私钥 : "
+ BytesToHex.fromBytesToHex(privateKey1));
// 乙方根据甲方公钥产生乙方密钥对
Map<String, Object> keyMap2 = DHUtil.initKey(publicKey1);
publicKey2 = DHUtil.getPublicKey(keyMap2);
privateKey2 = DHUtil.getPrivateKey(keyMap2);
System.out
.println("DH 乙方公钥 : " + BytesToHex.fromBytesToHex(publicKey2));
System.out.println("DH 乙方私钥 : "
+ BytesToHex.fromBytesToHex(privateKey2));
// 对于甲方， 根据其私钥和乙方发过来的公钥， 生成其本地密钥secretKey1
secretKey1 = DHUtil.getSecretKeyBytes(publicKey2, privateKey1);
System.out.println("DH 甲方 本地密钥 : "
+ BytesToHex.fromBytesToHex(secretKey1));
// 对于乙方， 根据其私钥和甲方发过来的公钥， 生成其本地密钥secretKey2
secretKey2 = DHUtil.getSecretKeyBytes(publicKey1, privateKey2);
System.out.println("DH 乙方 本地密钥 : "
+ BytesToHex.fromBytesToHex(secretKey2));
// ---------------------------
// 测试数据加密和解密
System.out.println("加密前的数据" + DATA);
// 甲方进行数据的加密
// 用的是甲方的私钥和乙方的公钥
byte[] encryptDH = DHUtil.encryptDH(DATA.getBytes(), publicKey2,
privateKey1);
System.out.println("加密后的数据 字节数组转16进制显示"
+ BytesToHex.fromBytesToHex(encryptDH));
// 乙方进行数据的解密
// 用的是乙方的私钥和甲方的公钥
byte[] decryptDH = DHUtil.decryptDH(encryptDH, publicKey1, privateKey2);
System.out.println("解密后数据:" + new String(decryptDH));
}
}
