Java安全通信、数字证书及应用实践

三、数字证书的签发（签名）

　　我们在上面创建好了数字证书，但这些数字证书还没有经过权威 CA的证实（即签名）。一般情况下，我们需要将这些证书发送给权威的CA，并申请其签名以确认数字证书让客户信任。

　　下面我们将模仿自己是一个权威的数字证书认证机构 CA，这个机构将采用自己的私钥来签发其它的证书。这个签发过程是这样的：我们自己是CA，我们自己有一个自签的数字证书存入数字证书库中。在数字证书库中的这个我们的CA数字证书，它含有私钥，公钥和我们这个CA的主体信息。下面这一个指令可以创建一个CA的自签的数字证书：

　　keytool –genkey –dname “CN=美森系统软件有限公司,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias MissionCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650

　　上面，我们在 abnerCALib这个数字证书库中创建了一个别名为：missionCA、有效期为3650天、算法为RSA且密钥长度为1024的数字证书，这条证书的私钥密码为：200100，证书库的访问密码为：100200。这条别名为missionCA的证书代表我们自己的权威CA即：美森系统软件有限公司这个权威CA。以后我们将用这个证书来签名其它的数字证书。

　　现在我要给自己申请一个数字证书，我可以这么做：先在数字证书库中创建一条证书：

keytool –genkey –dname “CN=柴政,OU=美森系统软件有限公司,O=美森系统软件有限公司,L=成都市,ST=四川省,C=中国” –alias abnerCA –keyalg RSA –keysize 1024 –keystore abnerCALib –keypass 200100 –storepass 100200 –validity 3650

　　这样创建了一个别名为 abnerCA的数字证书，我们可以将它导出为cer文件（见前）。

　　接着，我们可以用上一步生成的 CA的自签证书来签名我这个数字证书了。

　　CA签名数字证书的过程需用以下程序来进行，这个程序是自解释的：

<!--
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http://www.CodeHighlighter.com/
-->package com.security;
import java.io.*;
import java.security.*;
import java.security.cert.*;
import java.util.*;
import java.math.*;
import sun.security.x509.*;
/**
* ＜p＞Description: 该程序根据签发者（CA）的证书信息（即CA的私钥）来对被签发者
* 的证书进行签名，过程即是使用CA的证书和被签证书来重构形成一个新的证书＜/p＞
* @author abnerchai
* @version 1.0
*/
　public class SignCert {
　　public static void main(String[] args) throws Exception{
　　　char[] storepass = "100200".toCharArray();
　　　//存放CA证书和被签证书的证书库的访问密码 
　　　char[] cakeypass = "200100".toCharArray();//CA数字证书条目的访问密码 
　　　String alias = "missionCA";
　　　//CA证书在证书库中的别名，这个CA的证书用来签名其它的证书 
　　　String name = "abnerCALib";//存放CA证书和被签证书的证书库的名字 
　　　String newLib = "SignedLib";
　　　//新证书库的名字，如果需要将签名后的证书放入新库，这是新库的名字 
　　　char[] newLibPass = "100200".toCharArray();//设置新库的访问密码 
　　　String cerFileName = "abnerCA.cer";//被签证书的证书文件名 
　　　String aliasName = "abnerCA";//被签证书在证书库中的alias别名 
　　　char[] namePass = "200100".toCharArray();
　　　//被签证书的条目在证书库的私钥密码 
　　　int n =3; //被签证书的有效期，以年为单位，以当前时间开始计算 
　　　int sn = 200406001;
　　　//序列号可自己定义，这里定义的意义为2004年6月签发，是本年度CA签发的第多少个以001计算，要求唯一 
　　　String afteraliasName = "abnerCA_Signed";
　　　//签名后新产生的被签过名的证书在库中的别名 
　　　char[] afterNewPass = "200100".toCharArray();
　　　//签名后新产生的被签过名的证书在库的条目的私钥的密码
　　　//装载证书库 
　　　FileInputStream in = new FileInputStream(name);
　　　KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");//JKS为证书库的类型 
　　　ks.load(in,storepass);
　　　//从证书库中读出签发者（CA）的证书 
　　　java.security.cert.Certificate cl = ks.getCertificate(alias);
　　　//读出一个CA证书,这里的l是字母l不是数据字1 
　　　PrivateKey privateKey = (PrivateKey)ks.getKey(alias,cakeypass);
　　　//根据别名和证书密码读出CA证书的私钥 
　　　in.close();
　　　//从证书库中读出的签发者(CA)的证书中提取签发者的信息 
　　　byte[] encodl = cl.getEncoded();//提取证书的编码，这里是字母l不是数据字1 
　　　X509CertImpl cimpl = new X509CertImpl(encodl);
　　　//这里是字母l不是数据字1，根据证书的编码创建X509CertImpl类型的对象
　　　//根据上面的对象获得X509CertInfo类型的对象，该对象封装了证书的全部内容。 
　　　X509CertInfo cinfo_first =
　　　　(X509CertInfo)cimpl.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
　　　//然后获得X500Name类型的签发者信息 
　　　X500Name issuer = (X500Name)
　　　cinfo_first.get(X509CertInfo.SUBJECT+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME);
　　　//获取待签发的证书，即获取被签发者的证书
　　　//可从密钥库中获取，也可从导出的证书文件中获取，这里给出两种方式 　　////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//方式一、采用从导出的cer文件中获取 start 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

/*
　　CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
　　//X.509是使用最多的一种数字证书标准
　　FileInputStream in2 = new FileInputStream(cerFileName);//被签证书文件
　　java.security.cert.Certificate c2 = cf.generateCertificate(in2);
　　//生成需要被签的证书
　　in2.close();
　　byte[] encod2 = c2.getEncoded();
　　X509CertImpl cimp2 = new X509CertImpl(encod2);
　　//获得被签证书的详细内容，然后根据这个证书生成新证书
　　X509CertInfo cinfo_second =
　　　(X509CertInfo)cimp2.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO);
*/
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//end 方式一 

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//方式二、从证书库中读出被签的证书 start 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

　　java.security.cert.Certificate c3 = ks.getCertificate(aliasName);
　　//从证书库中读出被签证书，然后生成新的证书 
　　byte[] encod3 = c3.getEncoded();
　　X509CertImpl cimp3 = new X509CertImpl(encod3);
　　X509CertInfo cinfo_second =
　　　(X509CertInfo)cimp3.get(X509CertImpl.NAME+"."+X509CertImpl.INFO); /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//end方式二 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //设置新证书的有效期，使之为当前向后n年有效，新证书的 

　　//截止日期不能超过CA证书的有效日期 

　　Date beginDate = new Date();
　　Calendar cal = Calendar.getInstance();
　　cal.setTime(beginDate);
　　cal.add(cal.YEAR,n);
　　Date endDate = cal.getTime();
　　CertificateValidity cv = new CertificateValidity(beginDate,endDate);
　　cinfo_second.set(X509CertInfo.VALIDITY,cv);
　　//设置新证书的序列号 

　　CertificateSerialNumber csn = new CertificateSerialNumber(sn);
　　cinfo_second.set(X509CertInfo.SERIAL_NUMBER,csn);
　　//设置新证书的签发者 
　　cinfo_second.set(X509CertInfo.ISSUER+"."+CertificateIssuerName.DN_NAME,issuer);
　　//新的签发者是CA的证书中读出来的
　　//设置新证书的算法，指定CA签名该证书所使用的算法为md5WithRSA 

　　AlgorithmId algorithm = new AlgorithmId(AlgorithmId.md5WithRSAEncryption_oid);
　　cinfo_second.set(CertificateAlgorithmId.NAME+"."+
　　CertificateAlgorithmId.ALGORITHM,algorithm);
　　//创建新的签名后的证书 

　　X509CertImpl newcert = new X509CertImpl(cinfo_second);
　　//签名,使用CA证书的私钥进行签名，签名使用的算法为MD5WithRSA 

　　newcert.sign(privateKey,"MD5WithRSA");//这样便得到了经过CA签名后的证书
　　//把新证书存入证书库
　　//把新生成的证书存入一个新的证书库，也可以存入原证书库，
　　//存入新证书库，则新证书库中不仅包含原证书库中的所有条目，
　　//而且新增加了一个这次产生的条目。注意，这时，新产生的签名后的证书只
　　//包括公钥和主体信息及签名信息，不包括私钥信息。这里给出两种方式。 
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//方式一：存入新密钥库 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

/*
ks.setCertificateEntry(afteraliasName,newcert);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(newLib);
//存入新库signedLib，并设置新库的库访问密码
ks.store(out,newLibPass);
out.close();
*/
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//end 方式一 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//也可以采用另外一种方式，存入原证书库中
//存入原库中，即在原证书库中增加一条证书，这个证书是原证书经过签名后的证书
//这个新证书含有私钥和私钥密码 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//方式二，存入原密钥库 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//先在原库中读出被签证书的私钥 

PrivateKey prk = (PrivateKey)ks.getKey(aliasName,namePass);
java.security.cert.Certificate[] cchain = {newcert};
//存入原来的库,第二个参数为原证书的私钥，第三个参数为新证书的私钥密码，第三个参数为新证书 

ks.setKeyEntry(afteraliasName,prk,afterNewPass,cchain); //用新密钥替代原来的没有签名的证书的密码 

FileOutputStream out2 = new FileOutputStream(name);
ks.store(out2,storepass);//存入原来的库中，第二个参数为该库的访问密码 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

//end 方式二 

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 

}
} 

运行以上程序，即可运用 MissionCA证书来签发abnerCA证书，运行后在abnerCALib中增加一条别名为abnerCA_Signed的数字证书，我们将它导出为cer文件（导出方法见前）。

　　至此，我们己经用 CA的证书以我们的数字证书签名了。在windows中，双击导出的abnerCA_Signend.cer文件，出现如下图所示：



上图中证书信息一栏显示“不能验证该证书”，原因是因为，我们的这个数字证书的签发者 missionCA证书没有安装到系统中。我们可以将证书库中别名为missionCA的自签数字证书导出为cer文件，然后安装到系统中。再次查双击看此证书，如下图所示：


　到此，我们己经获得了一个由我们自己的 CA签名颁发的个人数字证书。并且将我们自己的CA证书安装到系统中成为系统信任的根证书。于是，以后只要是由我们的这个CA证书签名颁发的数字证书都会受到系统的信任。