證書(Certificate，也稱public-key certificate)是用某種簽名算法對某些內容(比如公鑰)進行數字簽名後得到的、可以用來當成信任關係中介的數字憑證。證書發行機構通過發行證書告知證書使用者或實體其公鑰(public-key)以及其它一些輔助信息。證書在電子商務安全交易中有著廣泛的應用，證書發行機構也稱CA(Certificate Authority)。
證書在公鑰加密應用中的作用是保證公鑰在某些可信的機構發佈，其在協議SSL、電子交易協議SET等方面有重要的應用。圖1顯示了一個最簡單的證書應用方法：
證書的應用步驟是：
（1） A把自己的公鑰PKA送到CA(Certificate Authority)；
（2） CA用自己的私鑰和A的公鑰生成A的證書，證書內包括CA的數字簽名。簽名對像包括需要在證書中說明的內容，比如A的公鑰、時間戳、序列號等，為了簡化這裡不妨假設證書中只有三項內容：A的公鑰PKA、時間戳TIME1、序列號IDA。那麼CA發送給A的簡單證書憑證可表達為：CertA=Eca[TIME1,IDA,PKA]；
（3） B同樣把自己的公鑰PKB送到CA；
（4） B得到CA發佈的證書CertB;
（5） A告知B證書CertA；
（6） B告知A證書CertB。
A、B各自得到對方證書後，利用從CA得到的公鑰(在CA的自簽證書中)驗證彼此對方的證書是否有效，如果有效，那麼就得到了彼此的公鑰。利用對方的公鑰，可以加密數據，也可以用來驗證對方的數字簽名。
本文為了方便說明，並沒有使用從CA獲得的證書，而是通信雙方各自產生自簽證書，也就是說圖1的A和B並沒有經過CA，不過前提是A和B之間是互相擁有對方的證書。
證書的內容和意義如表1所示（這裡以通用X .509證書格式為例）。
| 證書內容 | 意義 |
| Version | 告訴這個X.509證書是哪個版本的，目前有v1、V2、v3 |
| Serial Number | 由證書分發機構設置證書的序列號 |
| Signature Algorithm Identifier | 證書採用什麼樣的簽名算法 |
| Issuer Name | 證書發行者名，也就是給這個證書籤名的機構名 |
| Validity Period | 證書有效時間範圍 |
| Subject Name | 被證書發行機構簽名後的公鑰擁有者或實體的名字，採用X.500協議，在Internet上的標誌是惟一的。例如：CN=Java,OU=Infosec,O=Infosec Lab,C=CN表示一個subject name。 |
對證書的詳細定義及其應用相關的各種協議，這裡不加詳細說明，詳細細節請查看RFC2450、RFC2510、RFC2511、RFC2527、RFC2528、RFC2559、RFC2560、RFC2585、RFC2587等文檔。
個人或機構可以從信任的證書分發機構申請得到證書，比如說，可以從http://ca.pku.edu.cn 得到一個屬於個人的證書。這裡可以利用J2SDK的安全工具keytool手工產生自簽證書，所謂自簽證書是指證書中的「Subject Name」和「Issuer Name」相同的證書。
下面產生一個自簽證書。安裝完J2SDK（這裡用的是J2SDK1.4）後，在J2SDK安裝目錄的bin目錄下，有一個keytool的可執行程序。利用keytool產生自簽證書的步驟如下：
第一步，用-genkey命令選項，產生公私密鑰對。在控制台界面輸入：keytool -genkey -alias testkeypair -keyalg RSA -keysize 1024 -sigalg MD5withRSA。這裡的-alias表示使用這對公私密鑰產生新的keystore入口的別名(keystore是用來存放管理密鑰對和證書鏈的，缺省位置是在使用者主目錄下，以.keystore為名的隱藏文件，當然也可指定某個路徑存放.keystore文件)；-keyalg是產生公私鑰對所用的算法，這裡是RSA；-keysize定義密鑰的長度；-sigalg是簽名算法，選擇MD5withRSA，即用RSA簽名，然後用MD5哈希算法摘要。接下來，系統會提示進行一些輸入：
您的名字與姓氏是什麼？
[Unknown]： Li
您的組織單位名稱是什麼？
[Unknown]： InfosecLab
您的組織名稱是什麼？
[Unknown]： InfosecLab Group
您所在的城市或區域名稱是什麼？
[Unknown]： Beijing
您所在的州或省份名稱是什麼？
[Unknown]： Beijing
該單位的兩字母國家代碼是什麼
[Unknown]： CN
CN=Li, OU=InfosecLab, O=InfosecLab Group, L=Beijing, ST=Beijing, C=CN 正確嗎？
[否]： y
輸入
第二步，產生自簽證書，輸入以下命令：
Group, L=Beijing, ST=Beijing, C=CN"
輸入keystore密碼： abc123
第三步，導出自簽證書，由上面兩步產生的證書，已經存放在以「testkeypair」為別名的keystore入口了，如果使用其文件，必須導出證書。輸入:
輸入keystore密碼： abc123
保存在文件中的認證
這樣，就得到了一個自簽的證書mycert.crt。注意，選項rfc是把證書輸出為RFC1421定義的、用Base64最終編碼的格式。
Java為安全應用提供了豐富的API，J2SDK1.4 的JSSE (JavaTM Secure Socket Extension) 包括javax.security.certificate包，並且提供對證書的操作方法。而對證書的讀操作，只用java.security.cert. CertificateFactory和java.security.cert.X509Certificate就可以了。下面是讀取證書內容的部分代碼：
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import javax.swing.table.*;
import java.security.cert.CertificateFactory;
import java.security.cert.X509Certificate;
import java.io.*;
public class CARead extends JPanel {
private String CA_Name;
private String CA_ItemData[][] = new String[9][2];
private String[] columnNames = {"證書字段標記","內容" };
public CARead(String CertName) {
CA_Name=CertName;
/* 三個Panel用來顯示證書內容*/
JTabbedPane tabbedPane = new JTabbedPane();
JPanel panelNormal = new JPanel();
tabbedPane.addTab("普通信息", panelNormal);
JPanel panelAll=new JPanel();
panelAll.setLayout(new BorderLayout());
tabbedPane.addTab("所有信息",panelAll);
JPanel panelBase64=new JPanel();
panelBase64.setLayout(new BorderLayout());
tabbedPane.addTab("Base64編碼信息",panelBase64);
/* 讀取證書常規信息 */
Read_Normal(panelNormal);
/* 讀取證書文件字符串表示內容 */
Read_Bin(panelAll);
/* 讀取證原始Base64編碼形式的證書文件 */
Read_Raw(panelBase64);
tabbedPane.setSelectedIndex(0);
setLayout(new GridLayout(1, 1));
add(tabbedPane);
}
/*以下是定義的Read_Normal()，Read_Bin(),Read_Raw()以及main()
這裡省略... */
}
定義證書信息的讀取函數如下：
private int Read_Normal(JPanel panel){ |
如果以字符串形式讀取證書，加入下面Read_Bin這個函數。其中CertificateFactory.generateCertificate() 這個函數可以從證書標準編碼(RFC1421定義)中解出可讀信息。Read_Bin函數代碼如下：
|
如果要得到原始證書編碼後的信息，則可用如下代碼：
|
最後用這個小程序看一看剛才生成的證書mycert.crt內容，把文件名寫入main()中：
|
證書mycert.crt的內容顯示如圖2所示，所有信息和Base64的顯示內容，這裡不再列舉。
圖2 證書mycert.crt的內容顯示
現在已經讀取了證書的一些內容，那麼怎樣使用證書呢？我們可以假設A和B要共享一個絕密的文件F，B信任並擁有A的證書，也就是說B擁有A的公鑰。那麼A通過A和B共知的加密算法(對稱密鑰算法，比如DES算法)先加密文件F，然後對加密後的F進行簽名和散列摘要(比如MD5算法，目的是保證文件的完整性)，然後把F發送到B。B收到文件後，先用A的證書中的公鑰驗證簽名，然後再用通過共知的加密算法解密，就可以得到原文件了。這裡使用的數字簽名，可以保證B得到的文件，就是A的，A不能否認其不擁有文件F，因為只有A擁有可以讓A的公鑰驗證其簽名的私鑰，同時這裡使用DES算法加密，使得文件有保密性。
使用DES算法的加密解密函數類似，這裡不對加密算法做進一步討論，詳細請看J2SDK的JSE部分內容，加密簽名、解密驗證文件結構見圖3。
加密函數中的desKeyData存放DES加密密鑰，如果要在程序中指定，可以設置為：
(byte)0x05, (byte)0x06, (byte)0x07, (byte)0x08 };
加密函數寫成：
try{
DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(desKeyData);
SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(desKeySpec);
Cipher cdes = Cipher.getInstance("DES");
cdes.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
byte[] ct = cdes.doFinal(cipherText);
try{
FileOutputStream out=new FileOutputStream(outFileName);
out.write(ct);
out.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
其中ct就是加密後的內容,outFileName保存加密後文件的文件名。把cdes.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey)換成cdes.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey)就是解密文件了。
文件加密後就要對文件簽名，保證A發送到B的文件不可偽造。下面是用存放在.keystore中的私鑰進行簽名的函數，簽名使用的摘要算法是MD5。其中sigText是被簽名內容的輸入數組，outFileName是保存簽名後輸出文件的名稱，KeyPassword是讀取Keystore使用的密碼，KeyStorePath是存放.keystore文件的路徑，函數代碼如下：
KeyPassword,String KeyStorePath){
char[] kpass;
int i;
try{
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
FileInputStream ksfis = new FileInputStream(KeyStorePath);
BufferedInputStream ksbufin = new BufferedInputStream(ksfis);
kpass=new char[KeyPassword.length()];
for(i=0;i
驗證簽名需要存放簽名文件和被簽名的文件以及證書，其中，updateData存放被簽名文件的內容，sigedText存放得到的簽名內容，CertName是證書名。驗證簽名代碼如下：
try{
CertificateFactory
certificatefactory=CertificateFactory.getInstance("X.509");
FileInputStream fin=new FileInputStream(CertName);
X509Certificate
certificate=(X509Certificate)certificatefactory.generateCertificate(fin);
PublicKey pub = certificate.getPublicKey();
Signature rsa=Signature.getInstance("MD5withRSA");
rsa.initVerify(pub);
rsa.update(updateData);
boolean verifies=rsa.verify(sigedText);
System.out.println("verified "+verifies);
if(verifies){
System.out.println("Verify is done!");
}else{
System.out.println("verify is not successful");
}
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
可以用keytool產生兩個自簽的簽名證書，或者到某個CA去申請兩個證書。用Java編寫加密和驗證程序，上述例子只是一個非常簡單的證書應用，實際協議對證書的使用(比如SSL)要比這個複雜多了。
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