PKCS12證書詳解與應用

一、PKCS12證書概述

PKCS12是基於密碼學技術實現的一種證書格式，通常被用來存儲私鑰、公鑰和證書信息。該證書格式主要由RSA Security和其它安全技術公司共同推廣和開發。

PKCS12證書通常使用擴展名為“.pfx”或“.p12”，它可以包含多個證書鏈和私鑰，同時也可以加密和保護存儲在證書內的信息。在HTTPS協議中，服務器通常需要使用PKCS12證書來完成HTTPS協議的握手過程。在Java平台中，我們可以使用Keytool和OpenSSL等工具來生成和管理PKCS12證書。

二、PKCS12證書結構

一個PKCS12證書包含以下內容：

• 密碼基元（Password-Based Encryption）：這部分用於保護存儲在證書中的所有信息，通常採用對稱加密算法進行保護，比如AES、DES、RC2等算法。

• 私鑰：該部分用於存儲私鑰信息，私鑰通常存儲在可移植證書中，以便於在不同設備之間進行轉移。

• 證書鏈：證書鏈一般用於存儲CA證書或者是其他需要的證書鏈，這些證書用於驗證存儲在PKCS12證書中的公鑰與CA證書是否匹配。

• 證書屬性（Attributes）：PKCS12證書支持存儲和管理一個特定的證書屬性，比如證書過期時間、證書吊銷等等。這些屬性數據都是可選的，但它們可以幫助我們更好地管理和維護證書。

三、PKCS12證書下載鏈接

1、生成PKCS12證書的Java代碼：

 public static void createP12() throws Exception {
     String alias = "12306";
     String storePwd = "123456";
     String exportPwd = "123456";
     String keyPwd = "123456";
     String certFilePath = "D:\\crt.crt";
     String keyFilePath = "D:\\key.pem";
     String keystoreFile = "D:\\test.p12";

     Certificate cert = getCert(certFilePath);// reads certificate from file
     PrivateKey privKey = getPrivateKey(keyFilePath, "RSA");// reads private key from file
     KeyStore ks = KeyStore.getInstance("PKCS12");
     ks.load(null, storePwd.toCharArray());

     ks.setKeyEntry(alias, privKey, keyPwd.toCharArray(), new Certificate[] { cert });
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(keystoreFile);
     ks.store(fos, exportPwd.toCharArray());
     fos.close();
 }

2、讀取PKCS12證書的Java代碼：

 public static void readP12() throws Exception {
     String path = "D:\\test.p12";
     String storePwd = "123456";
     String alias = "12306";
     String keyPwd = "123456";
     String cerPath = "D:\\12306.cer";

     KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("PKCS12");
     FileInputStream instream = new FileInputStream(new File(path));
     keyStore.load(instream, storePwd.toCharArray());
     instream.close();

     Certificate[] certs = keyStore.getCertificateChain(alias);// returns the certificate chain
     Certificate cert = keyStore.getCertificate(alias);// returns the certificate

     Key key = keyStore.getKey(alias, keyPwd.toCharArray());// returns the private key
     byte[] encoded = key.getEncoded();

     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(cerPath);
     CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
     Certificate certificate = null;
     for (Certificate c : certs) {
         certificate = c;
         fos.write(certificate.getEncoded());
     }
     fos.close();
 }

3、通過OpenSSL生成PKCS12證書的命令行：

 openssl pkcs12 -export -inkey my_key.pem -in my_cert.crt -out my_cert.pkcs12

四、PKCS12證書應用場景

PKCS12證書廣泛地應用在安全通信、數字簽名、認證等領域，以及在HTTPS協議中提供了一種安全的傳輸協議。在Java平台中，我們可以使用PKCS12證書來完成HTTPS協議的握手過程，也可以通過PKCS12證書來完成對文件或數據進行數字簽名的操作。

例如，我們可以使用以下Java代碼，來對文件進行數字簽名：

 public static void sign(String p12Path, String p12Pwd, String srcFilePath, String destFilePath) throws Exception {
     String algorithm = "SHA1withRSA";// the algorithm used for signing
     File f = new File(srcFilePath);
     FileInputStream fin = new FileInputStream(f);
     byte[] buffer = new byte[(int) f.length()];
     fin.read(buffer);

     KeyStore ks = KeyStore.getInstance("PKCS12");
     FileInputStream kins = new FileInputStream(p12Path);
     char[] password = p12Pwd.toCharArray();
     ks.load(kins, password);

     String alias = ((java.security.KeyStore.PrivateKeyEntry) ks.getEntry(alias, new java.security.KeyStore.PasswordProtection(password))).getCertificate().toString();
     PrivateKey privateKey = (PrivateKey) ks.getKey(alias, password);
     Signature signature = Signature.getInstance(algorithm);
     signature.initSign(privateKey, SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG"));
     signature.update(buffer);
     byte[] signedBytes = signature.sign();
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFilePath);
     fos.write(signedBytes);
     fos.close();
 }

通過PKCS12證書和數字簽名技術，我們可以確保文件的完整性和來源，同時也可以避免文件在傳輸過程中被竊聽或篡改，從而保證了數據的安全性和完整性。