JAVA密码学功能实现大集合（2022.7.16更新）
一、序章
近一个半月的抽空，约莫有四十个小时，查阅无数他人文档，翻阅各种官方说明和标准文件，反复修改整理......我终于！终于写好了这个使用示例类！
不得不说，这个方向上的示例代码真的少，甚至一些库里的类都没有解释方法含义，全靠硬啃源码+参考前人使用示例+用OpenssL进行比对，这才能稍稍猜出答案。
当然，网上材料这么少，估计也是因为深度使用纯软代码来实现PKI业务的概率较低，更多的时候其实还是轻度使用+用硬件安全设备（HSM），毕竟会更好一些。
不过保不齐就有用到的时候，所以我算是"未雨绸缪"（杞人忧天）？
反正就是提前将这些代码研究了一通，整理了出来，以后要用就很方便了，而且也算是在填补空白（恬不知耻）。
下图是我整理出的方法列表：
二、已具备的方法介绍
注：本文内容仅代表截止至2022.2.27的情况，后续有更新的话，未必会同步在本文进行更新
注：2022.7.8发现，"OpenssL 1.1.1h 22 Sep 2020"版本生成的RSA密钥对，在本示例的代码中进行私钥加载老是有问题。其他版本OpenssL（1.0.2、1.1.1i、3.0等实测过）未出现该问题。经过分析后发现，该版本产生的私钥文件内容经过PEMParser加载后，是一个PEMKeyPair对象，而非常见的PrivateKeyInfo对象，于是加载成私钥对象时，需要进行特殊处理，然后用于加解密就没发现问题了。
注：个人能力有限，有些地方应该有更好的写法或者其他的写法，无法全部想到，如果有大佬看到，还请不吝赐教
注：有些地方因为一开始构思过于简单，所以经历了反复的修改，所以测试可能会有遗漏，如有发现，希望能够指出，十分感谢！
注：因为代码太长（1300+行），就不贴这里了，要看可以去github仓库阅览，还有单元测试的使用示范（300+行）。仓库地址：https://github.com/17lhf/happyTest
1、获取BC库支持的密钥算法
特别推荐阅览一遍，这样你在用字符串指定的时候，就知道库里面有没有支持了
2、生成摘要
支持MD5、SHA-1(或SHA1)、SHA-256(或SHA256)
3、生成密钥对
可选算法：DiffieHellman(等同于：DH)、DSA、RSA
RSA时推荐长度为：2048/1024/3096，DH时推荐为：1024，DSA时推荐长度为：1024
其实我还有提取密钥中含有的P、X、Q、G之类密码学理论知识中的密钥关键值，但是网上有好多大佬都有详尽的讲解了，我这里就不献丑了......
4、生成ECC密钥对
注意：密钥长度推荐256
5、读取RSA私钥文件转换成私钥对象
注意：这个方法只支持PKCS1标准格式且无口令保护的私钥
注意：方法使用了sun.*包，可能会导致打包失败
6、从文件加载受口令保护的私钥
注意：这个方法只支持PKCS8标准格式
注意：私钥类型支持ECC、RSA
7、从文件加载无口令保护私钥
注意：文件要求是PKCS8标准格式
注意：私钥类型支持ECC、RSA
注意：2022.7.20新增对加载后是PEMKeyPair的特殊私钥文件的支持
8、从文件中获取PKCS8的无口令保护的私钥，然后转成以指定口令保护的PKCS8私钥，并将结果存入文件
9、从文件加载公钥
注意：密钥类型支持ECC、RSA
10、从文件加载公钥方式二
注意：密钥类型支持ECC、RSA
11、输出pem格式的密钥内容到控制台
可选算法：DiffieHellman(等同于：DH)、DSA、RSA
RSA时推荐长度为：2048/1024/3096，DH时推荐为：1024，DSA时推荐长度为：1024
12、输入pem格式的密钥到指定文件中
可选算法：DiffieHellman(等同于：DH)、DSA、RSA
RSA时推荐长度为：2048/1024/3096 DH时推荐为：1024 DSA时推荐长度为：1024
13、生成证书请求
注意：密钥类型支持ECC、RSA
14、生成附带一些扩展字段的证书请求
注意：扩展字段方面主要是举例说明，实际使用要做修改
注意：算法类型支持ECC、RSA
涵盖扩展字段：
keyUsage（密钥用途）
extendedKeyUsage（扩展密钥用途）（可自定义扩展密钥字段）
15、分步进行csr生成
环节1：利用公钥和subject生成csr中待签名的部分
环节2：将获取到的被私钥签名后的签名值与csr中待签名的数据进行拼装，生成csr
16、将csr对象存入pem格式的文件中
17、读取证书请求文件，并加载成一个证书请求对象
注意：证书请求文件的编码方式支持“PEM”，“DER”
18、从证书请求中获取公钥
注意：算法类型支持ECC、RSA
19、获取证书请求中包含的一些信息
涵盖：
公钥算法标识
证书请求签名值
扩展字段OID（ExtensionOIDs）
关键扩展字段OID（CriticalExtensionOIDs）
非关键扩展字段OID（NonCriticalExtensionOIDs）
CSR使用者Subject及各个属性（Country、Province、State、local、Organization、Organization Unit、EmailAddress、 Common name）
20、颁发V1自签名证书
21、颁发V3无扩展属性证书
注意：仅支持RSA证书颁发
注意：Java颁发的子证书无法通过SSL或者OpenssL的证书链检验，有可能是颁发者的subject属性顺序错了，具体修复这个bug可以看我的代码里的描述，这是Java颁发子证书的一个坑。
22、颁发V3证书，同时设置一些扩展字段
注意：扩展字段方面主要是举例说明，实际使用要做修改
注意：仅支持RSA证书颁发
注意：Java颁发的子证书无法通过SSL或者OpenssL的证书链检验，有可能是颁发者的subject属性顺序错了，具体修复这个bug可以看我的代码里的描述，这是Java颁发子证书的一个坑。
包含：
复用CSR中的扩展字段（如：keyUsage、extendedKeyUsage）
涵盖扩展字段：
basicConstraints（基本约束）
keyUsage（密钥用途）
extendedKeyUsage（扩展密钥用途）
subjectKeyIdentifier（使用者密钥标识）
authorityKeyIdentifier（颁发者密钥标识）
23、将一个证书对象以PEM格式存入对应路径的文件中
24、从证书中读取出公钥（含加载pem格式证书）
25、读取证书文件并加载成一个证书对象（复杂式写法）
注意：方法使用了sun.*包，可能会导致打包失败
注意：证书编码类型支持“PEM"和”DER“
26、验证子证书是否由父证书颁发
注意：这里其实只做了密钥签名验证，未用sn之类的数据验证
subject、sn(好像用得不频繁)之类可以通过解析子证书和父证书信息来比较
27、从der格式转换成pem格式
注意：为了方便传递，一般der格式内容会转为十六进制串在网络中传递，所以这里入参用十六进制字符串
涵盖文件类型;
CSR（证书请求）
CERT（数字证书）
PRV_KEY（私钥）
PUB_KEY（公钥）
28、将传进来的pem格式证书字符串转为der格式（Hex-String）
注意：方法使用了sun.*包，可能会导致打包失败
29、依据传入的证书对象，获取证书的所有信息
涵盖：
证书版本
证书的序列号
证书的签名算法
证书签名值
颁发者Subject及各个属性值（Country、Province、State、local、Organization、Organization Unit、EmailAddress、 Common name）
使用者Subject及各个属性值（Country、Province、State、local、Organization、Organization Unit、EmailAddress、 Common name）
证书有效期
证书是否处于有效期
扩展字段涵盖：
BasicConstraints（基本约束字段）
KeyUsage（密钥用途）
ExtendedKeyUsage（扩展密钥用途）
注意：
RFC5280（4.1.2.8节）说明：issuerUniquelID和subjectUniqueID仅当版本为 2 或 3 时，这些字段必须显示。 如果版本为 1，则不得显示这些字段。 证书中存在使用者和颁发者唯一标识符，以处理随着时间的推移重用使用者和/或颁发者名称的可能性。 此配置文件建议不要对不同的实体重复使用名称，并且 Internet 证书不要使用唯一标识符。 符合此配置文件的 CA 不得生成具有唯一标识符的证书。 符合此配置文件的应用程序应该能够分析包含唯一标识符的证书，但没有与唯一标识符关联的处理要求
30、密钥加密
注意：如果是ECC，则只能用公钥加密，不支持私钥加密数据
支持的算法/模式/填充模式：
RSA（这么写的话，模式和填充模式依赖于算法提供者怎么设置默认值,BC库的话等同于“RSA/ECB/NoPadding”）
RSA/ECB/PKCS1Padding
RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding
RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding
ECIES (ECIES表示ECC)
31、解密
注意：如果是ECC，则只能用私钥解密，不支持公钥解密数据
注意：填写的算法/模式/填充模式要与加密时使用的一致，否则将导致解密数据错误
支持的算法/模式/填充模式：
RSA（这么写的话，模式和填充模式依赖于算法提供者怎么设置默认值,BC库的话等同于“RSA/ECB/NoPadding”）
RSA/ECB/PKCS1Padding
RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding
RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding
ECIES (ECIES表示ECC)
32、利用私钥对数据进行签名
注意：密钥的算法支持：RSA,DSA,ECDSA、ECNR
注意：签名过程中要用到的摘要算法,支持：SHA1,SHA256 (较常用的是SHA256)
33、分理论步骤进行利用私钥对数据进行签名
注意：中间使用经验得来的标准化方式，慎用！！！
注意：密钥的算法支持：RSA,DSA
注意：签名过程中要用到的摘要算法支持：SHA-1(或SHA1),SHA-256(或SHA256) (较常用的是SHA-256)
34、利用密钥对数据进行验签
注意：密钥的算法支持：RSA,DSA,ECDSA、ECNR
注意：签名过程中用到的摘要算法,支持：SHA1,SHA256 (较常用的是SHA256)
注意：验签的时候，用到的算法都要与签名时用到的算法一致，否则最后肯定时验签失败
35、生成p12文件到指定文件夹中
注意：可选择是否要放入证书链
注意：这种方式生成的p12文件等同于在openssl1.1.1版本中生成的p12文件
注意：在openssl3.0处进行解析验证时，会出现无法正常显示证书的问题。因为使用的加密方式是比较旧的RC2-40-CBC，该加密方式已被认为是不安全的，于是openssl在3.0中进行了剔除，3.0之前版本的openssl可以照常解析。
36、从文件中加载p12,并试着解析并获取其中的数据
包含提取：私钥、证书、证书链
37、DER格式数据转对象（2022.5.10新增）
支持：证书、证书请求、公钥、私钥
38、PEM格式数据转对象（2022.5.10新增）
支持：证书、证书请求、公钥、私钥
39、利用RSA私钥加载公钥（2022.7.15新增）
仅支持RSA2048/1024长度
实测发现：java生成密钥对，则1024和2048长度的公钥的指数都是用的65537（十进制）
40、RSA密钥的分段加密（2022.7.16新增）
Java 默认的 RSA加密实现不允许明文长度超过密钥长度减去 11(单位是字节，也就是 byte)。
也就是说，如果我们定义的密钥(如：java.security.KeyPairGenerator.initialize(int keySize) 来定义密钥长度)长度为 1024(单位是位，也就是 bit)，则生成的密钥长度就是 1024位 /（8位/字节） = 128字节，那么我们需要加密的明文长度不能超过 128字节 -11 字节 = 117字节
也就是说，我们最大能将 117 字节长度的明文进行加密，否则会出问题(抛诸如 javax.crypto.IllegalBlockSizeException: Data must not be longer than 11 bytes 的异常)
实测“RSA/ECB/PKCS1Padding”时，2048RSA还是最大245
BC库的话，是密钥长度减去1, 如127（128-1），255（256-1）。超过的话，报错：org.bouncycastle.crypto.DataLengthException: input too large for RSA cipher.
但是，上面BC库时所说的，都是NoPadding的情况，如果有Padding，则blockSize大小就不一样了
另外，每次加密生成密文的长度等于密钥长度，如1024bit的密钥，加密一次出来的密文长度是256字节（byte）
所以分段加密的最终的密文长度，必然是密钥长度的正整数倍（如：256字节、512字节）
41、RSA密钥的分段解密（2022.7.16新增）
解密分块的大小，如果密钥大小是2048则块大小是256，如果是1024则最大的块是128
此处的256和128其实对应的就是加密时每段被加密后的密文的大小
如果是用BC库，若输入的size不是解密分块大小（但恰好能被密文整除），则不会报错，但是解密结果与原文对不上
如果是用JAVA库，若输入的size不是解密分块大小（但恰好能被密文整除），则doFinal会报错javax.crypto.BadPaddingException: Decryption error
三、补充说明
1、对比OpenssL食用更佳
2、关于验证密钥匹配
验证一个公钥和一个私钥是否匹配，其实就是加密一个数据，然后解密，看看解密后的结果与原始数据是否一致（目前没有找到更便捷的流程）
验证一个私钥与一本证书是否匹配，其实就是先从证书中提取公钥，然后就是和上一个一样的流程（目前没有找到更便捷的流程）
3、遇到的一些报错
3.1 java.security.InvalidKeyException: IOException : Detect premature EOF
发生场景：提供der格式数据来加载key对象，加载时报错
原因：密钥的数据不足，存在缺漏，导致解析失败
四、最后
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谢谢每个阅读到这里的人！
