Java网络安全：认证与数据加密实现

# Java 网络安全：认证与数据加密实现 ## 1. 现有信用代理的安全问题 在当前的信用代理系统中，客户端仅需知道账户名称就能获取该账户的信用信息，这一方式存在严重的安全隐患。任何有心人都能轻易获取这些敏感信息，因此，该方式不能作为认证远程代理身份的依据。为了增强安全性，需要对请求敏感信用信息的远程代理进行身份认证，确保其具有获取信息的授权。 ## 2. 公钥签名认证 ### 2.1 签名生成 Java 安全 API 提供了 `Signature` 类，用于生成数字签名或验证发送数据的远程代理的身份。`Signature` 类使用公钥/私钥对来生成和验证签名。以下是生成签名的示例代码： ```java PrivateKey myKey = ... // Retrieve my private key byte[] data = ... // Get the data to be signed Signature mySig = Signature.getInstance("RSA"); mySig.initSign(myKey); mySig.update(data); byte[] signedData = mySig.sign(); ``` ### 2.2 签名发送 生成签名后，可将原始数据和数字签名发送给其他代理以验证身份。假设远程代理已拥有我们的公钥，可通过简单的流连接发送数据和签名： ```java DataOutputStream dout = ... // Get an output stream to the agent dout.writeInt(data.length); dout.write(data); dout.writeInt(signedData.length); dout.write(signedData); ``` ### 2.3 签名验证 在远程主机上，可从流连接中读取数据和签名，并进行验证： ```java DataInputStream din = ... // Get an input stream from the signer int dataLen = din.readInt(); byte data[] = new byte[dataLen]; din.read(data); int sigLen = din.readInt(); byte sig = new byte[sigLen]; din.read(sig); Signature theirSig = Signature.getInstance("RSA"); PublicKey theirKey = ... // Get public key for remote agent theirSig.initVerify(theirKey); theirSig.update(data); if (theirSig.verify(sig)) { System.out.println("Signature checks out."); } else { System.out.println("Signature failed. Possible imposter found."); } ``` ### 2.4 认证信用代理 为了使信用代理更安全，创建了 `SimpleAgent` 类的子类 `AuthAgent`。`AuthAgent` 构造函数在建立与远程代理的套接字连接后，尝试通过读取带有数字签名的消息来认证远程代理。以下是 `AuthAgent` 的示例代码： ```java package dcj.examples.security; import java.lang.*; import java.net.*; import java.io.*; import java.security.*; public class AuthAgent extends SimpleAgent { Identity remoteAgent = null; public AuthAgent(String host, int port) throws IllegalArgumentException { super(host, port); DataInputStream din = new DataInputStream(inStream); // Try to authenticate the remote agent try { String agentId = din.readUTF(); int dataLen = din.readInt(); byte[] data = new byte[dataLen]; din.read(data); int sigLen = din.readInt(); byte[] sig = new byte[sigLen]; din.read(sig); if (!authenticate(agentId, data, sig)) { // Failed to authenticate: write error message, close socket and // return System.out.println("Failed to authenticate remote agent " + agentId); closeConnection(); } else { // Remote agent is authenticated, first message is a welcome addMsg("HELLO " + agentId); } } catch (Exception e) { closeConnection(); } } protected boolean authenticate(String id, byte[] data, byte[] sig) { boolean success = false; PublicKey key = lookupKey(id); try { // Set up a signature with the agent's public key Signature agentSig = Signature.getInstance(key.getAlgorithm()); agentSig.initVerify(key); // Try to verify the signature message from the agent agentSig.update(data); success = agentSig.verify(sig); if (success) { // Agent checks out, so initialize an identity for it remoteAgent = new Identity(id); remoteAgent.setPublicKey(key); } } catch (Exception e) { System.err.println("Failed to verify agent signature."); success = false; } return success; } } ``` ### 2.5 认证信用代理流程 |步骤|操作| |----|----| |1|建立与远程代理的套接字连接| |2|从输入流读取代理标识符| |3|读取数据和相应的签名| |4|调用 `authenticate` 方法进行验证| |5|若验证通过，初始化 `Identity` 数据成员| ### 2.6 认证信用代理的工作流程 mermaid 图 ```mermaid graph LR A[建立连接] --> B[读取代理标识符] B --> C[读取数据和签名] C --> D[调用 authenticate 方法] D --> E{签名验证通过?} E -- 是 --> F[初始化 Identity] E -- 否 --> G[关闭连接] ``` ### 2.7 认证信用代理的增强 基于 `AuthAgent`，创建了 `AuthCreditAgent`，它扩展了 `AuthAgent` 子类，并为其服务的信用数据添加了访问控制列表（ACL）。以下是 `AuthCreditAgent` 的示例代码： ```ja ```