DH密钥交换算法（加密通信基础）

DH密钥交换算法（加密通信基础）

一、参数介绍

1.1 用户甲

A	a	s
甲的公钥	甲的私钥	密钥

1.2 用户乙

B	b	s
乙的公钥	乙的私钥	密钥

1.3 公共参数

g	p
底数（大于1）	质数，（尽量大，防破解）

二、算法介绍

2.1 初始化过程

• a与b为自动生成的随机数，尽量大，保证安全性
• 用户初始化时，调用A=pow(g,a)%p，生成公钥与私钥，持久化存储
• 用户初始化时，调用B=pow(g,b)%p，生成公钥与私钥，持久化存储

2.2 密钥交换过程

• 甲向乙发送信息的携带甲的公钥
• 同理乙向甲发送信息的时候携带乙的公钥

2.3 加解密过程

• 实现原理：s=pow(A,b)%p=pow(B,a)%p，s为密钥
• 通过以上方式算出密钥s后，对发送/接收的消息使用对称加密的方式进行加解密

三、Java方式简易实现

@Getter
@Setter
public class Person {
    private String name;
    // 公钥
    private PublicKey publicKey;
    // 私钥
    private PrivateKey privateKey;
    // 密钥
    private byte[] secretKey;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
        // 生成共私钥
        try {
            KeyPairGenerator keyGen = KeyPairGenerator.getInstance("DH");
            keyGen.initialize(512);
            KeyPair keyPair = keyGen.generateKeyPair();
            this.setPrivateKey(keyPair.getPrivate());
            this.setPublicKey(keyPair.getPublic());
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 计算私钥
    public void generateSecretKey(byte[] pubKeys) {
        X509EncodedKeySpec encodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(pubKeys);
        try {
            // 从byte中恢复公钥
            KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance("DH");
            PublicKey publicKey = factory.generatePublic(encodedKeySpec);
            // 生成本地密钥
            KeyAgreement keyAgreement = KeyAgreement.getInstance("DH");
            // 自己的私钥
            keyAgreement.init(this.privateKey);
            // 对方的公钥
            keyAgreement.doPhase(publicKey, true);
            // 生成私钥
            this.secretKey = keyAgreement.generateSecret();
        } catch (GeneralSecurityException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        System.out.println(this.getName());
        System.out.println("私钥：" + new BigInteger(1, this.getPrivateKey().getEncoded()));
        System.out.println("公钥：" + new BigInteger(1, this.getPublicKey().getEncoded()));
        System.out.println("密钥：" + new BigInteger(1, this.getSecretKey()));
        return "";
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 密钥交换
        Person xiaoming = new Person("小明");
        Person xiaohong = new Person("小红");
        xiaoming.generateSecretKey(xiaohong.getPublicKey().getEncoded());
        xiaohong.generateSecretKey(xiaoming.getPublicKey().getEncoded());
        xiaoming.toString();
        xiaohong.toString();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗时：" + (end - start));
        System.out.println();
    }
}