1、安全服务的类型
在ISO 7498-2:1989文档中，定义了安全服务的类型，安全服务包括五种类型：
鉴别（Authentication）：保证通信的真实性；
访问控制（Access Control）：防止网络资源被非授权地访问；
数据保密性（Data Confidentiality）：对数据进行加密；
数据完整性（Data Integrity）：防止数据被篡改或重放；
不可否认性（No-repudiation）：防止发送方抵赖所传输的信息。
使用百度，可以轻松获得ISO 7498-2:1989文档，感兴趣的朋友可以自己学习。
2、数字签名的概念
签名这个词，我们日常生活中使用得比较多，一份文件、单据或合同，我们如果认可其中的条款，就可以签署我们的名字。一般情况下，不同的人笔迹不同，通过签名可以防止签署人否认所签署的内容。
数字签名的英文是Digital Signature。数字签名，就是只有信息发送方才能产生的、别人无法伪造的数字串。
数字签名需要实现鉴别（认证数据来源）、数据完整性、不可否认性三项安全服务。
3、数字签名的原理
假如我们是安全专家，要实现鉴别、数据完整性、不可否认这三项服务，我们可以这样来设计数字签名：
（1）使用消息摘要算法实现数据完整性；
（2）使用提供了公钥和私钥的算法，实现鉴别和不可否认两项服务。
实际上，数字签名也是这样实现的，下面就是数字签名的实现机制：
简单地说，数字签名，其实就是支持公钥和私钥的消息摘要算法。
此外，上图只是描述了数字签名算法本身的实现。实际商用中，为了保证发送中的数据内容不被其他人获取到，甲方在发送数据前，会使用乙方的公钥对发送的数据加密，乙方收到数据后会首先用自己的私钥对加密数据进行解密。
4、常用的数字签名算法
业界比较常用的数字签名算法有三种：RSA、DSA、ECDSA。
RSA前面讲解过，是一种非对称加密算法。其实RSA也可以用作数字签名算法。
DSA算法是在RSA之后提出的数字签名算法，和RSA相比，DSA只能用于数字签名，不能用于数据的加密和解密。
ECDSA算法则是ECC算法和DSA算法的结合，相比来说，它有计算快、强度高、签名短的优点。
5、使用Java语言实现数字签名功能
5.1 JDK和Bouncy Castle提供的数字签名算法
在JDK中，提供了下面的签名算法：
MD2WithRSA
MD5WithRSA
SHA1WithRSA
SHA1WithDSA在Bouncy Castle中还提供了下面的签名算法：
SHA224WithRSA
SHA256WithRSA
SHA384WithRSA
SHA512WithRSA
SHA224WithDSA
SHA256WithDSA
SHA384WithDSA
SHA512WithDSA
SHA1WithECDSA
SHA224WithECDSA
SHA256WithECDSA
SHA384WithECDSA
SHA512WithECDSA这些算法，从名称就可以看出是RSA、DSA还是ECDSA，以及基于的消息摘要算法。
下面我们使用JDK提供的MD5WithRSA算法，编写一个实验程序。
5.2 使用IDEA建立project_ds工程，然后在project_ds工程下建立digital_signature模块：
5.3 创建一个Sender类
创建Sender类的对象实例时，提供原始数据信息和私钥，Sender对象则生成签名。
Sender类的代码如下：
package com.flying.digital_signature;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.util.Base64;
public class Sender {
private RSAPrivateKey rsaPrivateKey;
private byte[] originBytes;
public Sender(RSAPrivateKey rsaPrivateKey, byte[] originBytes){
this.rsaPrivateKey = rsaPrivateKey;
this.originBytes = originBytes;
}
public byte[] getSignature(){
byte[] signatureBytes = null;
try {
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(rsaPrivateKey.getEncoded());
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
Signature signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
signature.initSign(privateKey);
signature.update(originBytes);
signatureBytes = signature.sign();
System.out.println("digital signature is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(signatureBytes));
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
return signatureBytes;
}
}5.4 创建一个Receiver类
创建Receiver类的对象实例时，提供原始数据信息、公钥和签名，Receiver对象则验证签名。
Receiver类的代码如下：
package com.flying.digital_signature;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.PublicKey;
import java.security.Signature;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
public class Receiver {
private RSAPublicKey rsaPublicKey;
private byte[] originalBytes;
private byte[] signatureBytes;
public Receiver(RSAPublicKey rsaPublicKey, byte[] originalBytes, byte[] signatureBytes){
this.rsaPublicKey = rsaPublicKey;
this.originalBytes = originalBytes;
this.signatureBytes = signatureBytes;
}
public void checkSignature(){
try {
X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(rsaPublicKey.getEncoded());
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
Signature signature = Signature.getInstance("MD5WithRSA");
signature.initVerify(publicKey);
signature.update(originalBytes);
System.out.println("Signature verify result: " + signature.verify(signatureBytes));
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
}5.5 修改main方法
在main方法中生成公钥、私钥和原始数据信息，并调用Sender和Receiver类的功能来测试数字签名。
main方法在DigitalSignatureApplication类中定义，DigitalSignatureApplication类的代码如下：
package com.flying.digital_signature;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.util.Base64;
@SpringBootApplication
public class DigitalSignatureApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DigitalSignatureApplication.class, args);
try {
KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
keyPairGenerator.initialize(512);
KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey)keyPair.getPublic();
RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey)keyPair.getPrivate();
byte[] originBytes = "abcdefghi".getBytes();
System.out.println("RSA public key is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(rsaPublicKey.getEncoded()));
System.out.println("RSA private key is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(rsaPrivateKey.getEncoded()));
System.out.println("Original bytes is : " + Base64.getEncoder().encodeToString(originBytes));
Sender sender = new Sender(rsaPrivateKey, originBytes);
byte[] signatureBytes = sender.getSignature();
Receiver receiver = new Receiver(rsaPublicKey, originBytes, signatureBytes);
receiver.checkSignature();
}catch (Exception ex){
ex.printStackTrace();
}
}
}5.6 这是程序某次运行的结果
RSA public key is : MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAKB2iMFgDsOjPVi86JLkJaNxjQWinPU4ZOSqjtxUQWKtTo2ckNvi9gVmEQTYLinkjJ+VkD30r2QSM3YeML5jjbUCAwEAAQ==
RSA private key is : MIIBVgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAUAwggE8AgEAAkEAoHaIwWAOw6M9WLzokuQlo3GNBaKc9Thk5KqO3FRBYq1OjZyQ2+L2BWYRBNguKeSMn5WQPfSvZBIzdh4wvmONtQIDAQABAkBJZ3AP5f1bCaXanjBWYf/F0QAN/+GFXBLreAp6SCDRHnM6cJoKA1un87Wijr3MIFylWgNtSWcGBj8gxE6pmLSBAiEA61s0c7UfV1GRjQ7Txb0GrUBssT8cBnDXs6Jgd4NFBekCIQCuiaSQ6xTc8NaenhigE0G9B7tB6uRfc3lNdI2Iv0ZN7QIhAIMye2HI5KizUrTUQB8piTBJCo4fxQqeGtALQ0U8Ct0JAiEAgA9DrISfUSBwB/9th/25DQ3gKhRDLXmXNepfckcNOV0CIQDT5OHxJU+6yhViiqdoazEP63cIsg4NuunJrBRytwIEsA==
Original bytes is : YWJjZGVmZ2hp
digital signature is : Ir1PMMzSEeYq7qgH9KtClBRVPifKxSq9cdYSrL+GX6ztwJztY0t5GCnAo7pHg+GOQdSnHoXXXeZEv4FxK2BMEA==
Signature verify result: true可以看到，程序运行成功。
整个程序只有三个类，上面的代码是完整的，如果你感兴趣，可以自己在电脑上调试运行。
推荐一本不错的Java书籍，既可以作为入门的读物，也可以作为日常工作的技术参考，希望读者喜欢：
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