1 概述
本文主要讲述了如何利用Openssl生成ECDSA密钥对，并利用Auth0库进行Token生成及验证的过程。
2 ECDSA
2.1 简介
ECC（Elliptic Curve Cryptography，椭圆曲线加密）是一种基于椭圆曲线数学的公钥加密算法，而ECDSA是使用ECC对数字签名算法（DSA）的模拟，总的来说ECC相比起常见的RSA更加安全并且生成密钥对的过程会更快。本文不会涉及过多原理性的东西，只是作简单的介绍，想要详情了解这些算法的可以戳这里。
2.2 密钥对生成
在Openssl中生成ECDSA密钥对的流程如下：
openssl ecparam -genkey -name secp521r1 -out private.pem #生成私钥
openssl ec -in private.pem -pubout -out public.pem #生成公钥
参数说明如下：
ecparam：EC参数设置以及生成命令-genkey：使用特定参数生成EC私钥-name：ec参数，可以使用openssl ecparam -list_curves查看，这里用的是secp521r1-out：输出文件名ec：EC密钥处理命令-in：输入文件-pubout：默认情况下会输出私钥，加上该选项会变成输出公钥（如果输入是公钥的情况下该参数会自动设置）
执行完命令后就成功生成密钥对了，可以查看一下：
密钥对生成之后就可以准备一下生成Token了。
3 Auth0中的Token应用
3.1 Auth0
Auth0提供了验证以及授权服务，这里利用官方提供的Java实现去生成Token（这里插一句题外话，Java常用的Token实现还有一个叫JJWT的库），首先引入包：
<dependency>
<groupId>com.auth0</groupId>
<artifactId>java-jwt</artifactId>
<version>3.12.0</version>
</dependency>
Gradle：
compile group: 'com.auth0', name: 'java-jwt', version: '3.12.0'
引入后来看一下支持的加密算法，如下图：
最简单的使用HMAC算法生成的Token如下：
System.out.println(JWT.create().withIssuer("issuer").withAudience("content").sign(Algorithm.HMAC512("password")));
当然这不是本文的重点，本文的重点是介绍如何利用ECDSA去生成Token。
首先Auth0提供的签名api如下：
JWT.create().sign(Algorithm)
其中Algorithm可以取值如下：
想要使用ECDSA算法需要提供一个ECDSAKeyProvider或一个ECPublicKey和一个ECPrivateKey，这里选择后一种方式实现。
3.2 密钥对处理
官方并没有提供如何生成ECPublicKey/ECPrivateKey的方法，甚至连从文件读取密钥对的方法都没有提供，笔者从官方提供的测试代码中发现了如下方法：
其中核心就是读取密钥对的两个方法：
readPublicKeyFromFilereadPrivateKeyFromFile
从import结果可以看到这是一个工具类：
但问题是官方该工具类是测试使用的，换句话说不对外暴露的，在IDEA中直接引入会报错：
因此直接找到该工具类的源码（链接可以戳这里，需要引入bouncycastle包，Maven仓库链接可以戳这里）
package com.auth0.jwt;
import org.bouncycastle.util.io.pem.PemObject;
import org.bouncycastle.util.io.pem.PemReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.spec.EncodedKeySpec;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
public class PemUtils {
private static byte[] parsePEMFile(File pemFile) throws IOException {
if (!pemFile.isFile() || !pemFile.exists()) {
throw new FileNotFoundException(String.format("The file '%s' doesn't exist.", pemFile.getAbsolutePath()));
}
PemReader reader = new PemReader(new FileReader(pemFile));
PemObject pemObject = reader.readPemObject();
byte[] content = pemObject.getContent();
reader.close();
return content;
}
private static PublicKey getPublicKey(byte[] keyBytes, String algorithm) {
PublicKey publicKey = null;
try {
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(algorithm);
EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
publicKey = kf.generatePublic(keySpec);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println("Could not reconstruct the public key, the given algorithm could not be found.");
} catch (InvalidKeySpecException e) {
System.out.println("Could not reconstruct the public key");
}
return publicKey;
}
private static PrivateKey getPrivateKey(byte[] keyBytes, String algorithm) {
PrivateKey privateKey = null;
try {
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(algorithm);
EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
privateKey = kf.generatePrivate(keySpec);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println("Could not reconstruct the private key, the given algorithm could not be found.");
} catch (InvalidKeySpecException e) {
System.out.println("Could not reconstruct the private key");
}
return privateKey;
}
public static PublicKey readPublicKeyFromFile(String filepath, String algorithm) throws IOException {
byte[] bytes = PemUtils.parsePEMFile(new File(filepath));
return PemUtils.getPublicKey(bytes, algorithm);
}
public static PrivateKey readPrivateKeyFromFile(String filepath, String algorithm) throws IOException {
byte[] bytes = PemUtils.parsePEMFile(new File(filepath));
return PemUtils.getPrivateKey(bytes, algorithm);
}
}
直接复制该工具类后，将前一步生成的private.pem以及public.pem放置合适位置，通过工具类读取并生成Token：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
try {
ECPublicKey publicKey = (ECPublicKey) PemUtils.readPublicKeyFromFile("src/main/resources/public.pem","EC");
ECPrivateKey privateKey = (ECPrivateKey) PemUtils.readPrivateKeyFromFile("src/main/resources/private.pem","EC");
Algorithm algorithm = Algorithm.ECDSA512(publicKey,privateKey);
String token = JWT.create()
.withIssuer("issuer")
.sign(algorithm);
JWTVerifier verifier = JWT.require(algorithm).build();
verifier.verify(JWT.decode(token));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
但是会报错说私钥是null：
从官方issue中查到了类似的问题：
回答说是密钥格式的问题，其中提到的pkcs8是私钥格式转换命令：
将私钥的格式进行转换：
openssl pkcs8 -topk8 -inform pem -in private.pem -outform pem -nocrypt -out newprivate.pem
参数说明：
pkcs8：私钥格式转换命令-topk8：读取私钥并转换为PKCS#8格式-inform：指定输入格式，默认pem，使用该参数并配合-topk8后会生成加密后的PKCS#8格式的私钥-in：输入文件-outform：与-inform类似-nocrypt：在这里主要配合-inform+-topk8使用，生成不加密的PrivateKeyInfo而不是加密的PKCS#8 EncryptedPrivateKeyInfo，因为一些软件（比如某些版本的Java代码）使用的是不加密格式的私钥-out：输出文件
转换后就可以生成Token了。
3.3 生成Token
最后readPrivateKeyFromFile中的参数修改为新的私钥即可：
ECPrivateKey privateKey = (ECPrivateKey) PemUtils.readPrivateKeyFromFile("src/main/resources/newprivate.pem","EC");
4 参考源码
包含了示例密钥对以及如何使用（Gradle版的）：
5 参考网站
3、Elliptic Curve Cryptography: breaking security and a comparison with RSA
5、StackExange-https://superuser.com/questions/1103401/generate-an-ecdsa-key-and-csr-with-openssl
6、auth0/java-jwt Issue - ECDSA key version mismatch from openssl pem files #270
8、codota-How to useECDSA512methodincom.auth0.jwt.algorithms.Algorithm
