無為

在上篇(【理論篇】)中，我們分析了有關(guān)基于JSR-105進(jìn)行XML簽名的基本概念。在本篇中，我們開始分析一個實(shí)際的XML簽名示例應(yīng)用程序。

　　一、 密碼學(xué)密鑰和證書

　　現(xiàn)在，我們已經(jīng)準(zhǔn)備好我們的XML簽名示例應(yīng)用程序。

　　讓我們首先分析下列XML文檔-./etc/invoice.xml：

＜?XML version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?＞ ＜invoice XMLns="http://www.company.com/accounting"＞ ＜items＞ 　＜item＞ 　　＜desc＞Applied Cryptography＜/desc＞ 　　＜type＞book＜/type＞ 　　＜unitprice＞44.50＜/unitprice＞ 　　＜quantity＞1＜/quantity＞ 　＜/item＞ ＜/items＞ ＜creditcard＞ 　＜number＞123456789＜/number＞ 　＜expiry＞10/20/2009＜/expiry＞ 　＜lastname＞John＜/lastname＞ 　＜firstname＞Smith＜/firstname＞ ＜/creditcard＞ ＜/invoice＞

　　我們計劃使用一個XML簽名對它進(jìn)行簽名并且希望使用一個基于一個公共密鑰的簽名方法。

　　讓我們先生成密碼學(xué)密鑰。為此，我們可以使用JDK中提供的keytool工具-把該程序移動到./etc文件夾下，并且執(zhí)行下列命令：

　　keytool -genkey -keysize 512 -sigalg DSA -dname "cn=Young Yang， ou=Architecture， o=Company， L=New York， ST=NY， c=US" -alias biz -keypass kp1234 -keystore bizkeystore -storepass sp1234 -validity 180

　　這個命令能夠創(chuàng)建密鑰并預(yù)以存儲-名字為bizkeystore，存儲在工作目錄./etc下，并且指定它的口令為sp1234。它還生成一個針對實(shí)體(它包含有一個卓著的名字-Young Yang)的公有/私有密鑰對。【注意】，這里使用DSA密鑰生成算法來創(chuàng)建公有/私有密鑰-都為512位長。

　　上面的命令進(jìn)一步創(chuàng)建了一個自簽名的證書，這是使用SHA1的DSA算法(JSR-105注釋中的DSA_SHA1，其中包括了公共密鑰和前面那個卓著名字信息)實(shí)現(xiàn)的。這個證書將保持180天的有效期并且關(guān)聯(lián)與一個密鑰存儲文件(此處引用的別名為"biz")中的私有密鑰。該私有密鑰被賦予口令kp1234。我們的示例中包括一個簡單的Java類-KeyStoreInfo，用于把存儲于前面的密鑰存儲文件中的密鑰和證書信息輸出到System.out;這個類也用于應(yīng)用程序從中取得密鑰對-這里的私有和公共密鑰匹配作為輸入?yún)?shù)指定的條件。為了試驗(yàn)它能夠輸出包含在前面存儲文件bizkeystore中的信息，讀者可以運(yùn)行Ant目標(biāo)ksInfo。

　　下列代碼片斷顯示KeyStoreInfo中的用來檢索一個KeyPair的方法：

public static KeyPair getKeyPair(String store，String sPass，String kPass，String alias) throws CertificateException， IOException， UnrecoverableKeyException， KeyStoreException， NoSuchAlgorithmException{ 　KeyStore ks = loadKeyStore(store，sPass); 　KeyPair keyPair = null; 　Key key = null; 　PublicKey publicKey = null; 　PrivateKey privateKey = null; 　if (ks.containsAlias(alias)){ 　　key = ks.getKey(alias，kPass.toCharArray()); 　　if (key instanceof PrivateKey){ 　　　Certificate cert = ks.getCertificate(alias); 　　　publicKey = cert.getPublicKey(); 　　　privateKey = (PrivateKey)key; 　　　return new KeyPair(publicKey，privateKey); 　　}else{ 　　　return null; 　　} 　} else { 　　return null; 　} }

　　借助于一個KeyPair，我們可以容易地得到PrivateKey和PublicKey-通過調(diào)用相應(yīng)的操作getPrivate()和getPublic()實(shí)現(xiàn)。

　　為了從KeyStore中得到一個PublicKey，我們并不真正需要在上面的方法中所要求的密鑰口令，而這正是下列方法所實(shí)現(xiàn)的：

public static PublicKey getPublicKey(String store， String sPass， String alias) throws KeyStoreException， NoSuchAlgorithmException， CertificateException， IOException{ 　KeyStore ks = loadKeyStore(store， sPass); 　Certificate cert = ks.getCertificate(alias); 　return cert.getPublicKey(); }在上面兩部分代碼片斷中，方法KeyStore loadKeyStore(String store，String sPass)是一個工具函數(shù)，用于實(shí)例化一個KeyStore對象，并且從文件系統(tǒng)加載入口。我們以如下方式實(shí)現(xiàn)它： private static KeyStore loadKeyStore(String store， String sPass) throws KeyStoreException， NoSuchAlgorithmException， CertificateException， IOException{ 　KeyStore myKS = KeyStore.getInstance("JKS"); 　FileInputStream fis = new FileInputStream(store); 　myKS.load(fis，sPass.toCharArray()); 　fis.close(); 　return myKS; } 　　伴隨JDK提供的keytool還可以把存儲在一個密鑰儲存文件內(nèi)的證書輸出到系統(tǒng)文件中。例如，為了創(chuàng)建一個包含X509證書(關(guān)聯(lián)于別名為biz的密鑰入口)的biz.cer文件，我們可以從文件夾./etcdirectory下運(yùn)行下列命令： 　　keytool -export -alias biz -file biz.cer -keystore bizkeystore -storepass sp1234 　　這個證書實(shí)現(xiàn)認(rèn)證我們討論上面的公共密鑰。 　　我們還在示例中包括了一個Java類-CertificateInfo，用于把一個證書中的一些有趣的信息輸出到System.out。為了試驗(yàn)這一點(diǎn)，讀者可以運(yùn)行Ant目標(biāo)certInfo。然而，要理解該代碼及其輸出，必須具有DSA和RSA算法的基本知識。當(dāng)然，讀者可以安全地繞過這個程序而繼續(xù)閱讀本文后面的內(nèi)容。 　　二、 生成一個Enveloping簽名 　　這一節(jié)討論借助于JSR-105 API及其缺省實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)對invoice.xml文件的簽名。 　　我們的示例中創(chuàng)建了一個enveloping簽名。注意，當(dāng)你想使用在一種detached或enveloped簽名情形下時，也僅需對本例作一些細(xì)微修改。 　　下面，讓我們分析程序Sign.java，它能夠生成invoice.xml文件的XML簽名。 public class Sign { 　public static void main(String[] args) throws Exception { 　　String input = "./etc/invoice.xml "; 　　String output = "./etc/signature.xml"; 　　if (args.length ＞ 2) { 　　　input = args[0]; 　　　output = args[1]; 　　} 　　//準(zhǔn)備 　　DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance(); 　　dbf.setNamespaceAware(true); 　　//步驟1 　　String providerName = System.getProperty("jsr105Provider"，"org.jcp.XML.dsig.internal.dom.XMLDSigRI"); 　　XMLSignatureFactory fac = XMLSignatureFactory.getInstance("DOM"，(Provider) Class.forName(providerName).newInstance()); 　　//步驟2 　　Reference ref = fac.newReference("#invoice"，fac.newDigestMethod(DigestMethod.SHA1， null)); 　　//步驟3 　　Document XML = dbf.newDocumentBuilder().parse(new File(input)); 　　Node invoice = XML.getDocumentElement(); 　　XMLStructure content = new DOMStructure(invoice); 　　XMLObject obj = fac.newXMLObject(Collections.singletonList(content)，"invoice"， null， null); 　　//步驟4 　　SignedInfo si = fac.newSignedInfo(fac.newCanonicalizationMethod(CanonicalizationMethod.INCLUSIVE_WITH_COMMENTS， (C14NMethodParameterSpec) null)， fac.newSignatureMethod(SignatureMethod.DSA_SHA1， null)， Collections.singletonList(ref)); 　　//步驟5，分為情形5.0或5.1 　　PrivateKey privateKey = null; 　　//情形5.0 　　privateKey = KeyStoreInfo.getPrivateKey("./etc/bizkeystore"，"sp1234"，"kp1234"， "biz"); 　　//情形5.1，分為情形5.1.1或5.1.2 　　//情形5.1.1 　　//KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("DSA"); 　　//kpg.initialize(512); 　　//KeyPair kp = kpg.generateKeyPair(); 　　//情形5.1.2 　　// KeyPair kp = KeyStoreInfo.getKeyPair("./etc/bizkeystore"， "sp1234"， 　　// "kp1234"，"biz"); 　　//如果針對情形5.1，請去掉下面一行中的注釋 　　// privateKey = kp.getPrivate(); 　　//步驟6，分為情形6.0，6.1或6.2 　　//情形6.0，如果針對情形6.1或6.2也使用下面這一行 　　KeyInfo ki = null; 　　//如果針對情形6.1或6.2請去掉下面一行中的注釋 　　// KeyInfoFactory kif = fac.getKeyInfoFactory(); 　　//情形6.1 　　// KeyValue kv = kif.newKeyValue(kp.getPublic()); 　　// ki = kif.newKeyInfo(Collections.singletonList(kv)); 　　//情形6.2 　　// CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509"); 　　// FileInputStream fis = new FileInputStream("./etc/biz.cer"); 　　// java.security.cert.Certificate cert = cf.generateCertificate(fis); 　　// fis.close(); 　　// X509Data x509d = kif.newX509Data(Collections.singletonList(cert)); 　　// ki = kif.newKeyInfo(Collections.singletonList(x509d)); 　　//步驟7 　　XMLSignature signature = fac.newXMLSignature(si， ki，Collections.singletonList(obj)， null， null); 　　//步驟8 　　Document doc = dbf.newDocumentBuilder().newDocument(); 　　DOMSignContext dsc = new DOMSignContext(privateKey， doc); 　　//步驟9 　　signature.sign(dsc); 　　//轉(zhuǎn)換成一個xml文檔 　　TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance(); 　　Transformer trans = tf.newTransformer(); 　　trans.transform(new DOMSource(doc)，new StreamResult(new FileOutputStream(output))); 　} }

【步驟3】加載invoice.xml并且用一個XMLObject對象把它包裝起來。注意，并非所有的簽名生成過程都要求這個步驟。XMLObject在JSR-105中對于我們以前簡短地討論過的可選的Object元素進(jìn)行建模。該Object元素具有下列模式定義：

＜element name="Object" type="ds:ObjectType"/＞ ＜complexType name="ObjectType" mixed="true"＞ 　＜sequence minOccurs="0" maxOccurs="unbounded"＞ 　　＜any namespace="##any" processContents="lax"/＞ 　＜/sequence＞ 　＜attribute name="Id" type="ID" use="optional"/＞ 　＜attribute name="MimeType" type="string" use="optional"/＞ 　＜attribute name="Encoding" type="anyURI" use="optional"/＞ ＜/complexType＞

　　XMLSignatureFactory提供下列方法來創(chuàng)建一個XMLObject實(shí)例：

　　public abstract XMLObject newXMLObject(List content， String id，String mimeType，String encoding)

　　我們使用一個DOMStructure對象來包裝invoice.xml的根結(jié)點(diǎn)。在JSR-105中定義的DOMStructure可以幫助從原始待簽名的XML文檔中把結(jié)點(diǎn)導(dǎo)入到JSR-105運(yùn)行時刻。

　　我們指定#invoice作為結(jié)果對象元素的id。JSR-105實(shí)現(xiàn)知道在步驟2中創(chuàng)建的引用對象參考invoice.xml文檔，因?yàn)檫@個id把它們鏈接在一起(在Reference一邊，URI屬性指向這個id)。

　　【步驟4】創(chuàng)建SignedInfo對象。在W3C建議中，SignedInfo元素具有下列模式定義：

＜element name="SignedInfo" type="ds:SignedInfoType"/＞ ＜complexType name="SignedInfoType"＞ 　＜sequence＞ 　　＜element ref="ds:CanonicalizationMethod"/＞ 　　＜element ref="ds:SignatureMethod"/＞ 　　＜element ref="ds:Reference" maxOccurs="unbounded"/＞ 　＜/sequence＞ 　＜attribute name="Id" type="ID" use="optional"/＞ ＜/complexType＞

　　為了創(chuàng)建一個SignedInfo對象，我們需要在〖步驟2〗中創(chuàng)建的Reference;我們還需要兩個實(shí)例-一個是CanonicalizationMethod的實(shí)例，另一個是SignatureMethod的實(shí)例。我們建議感興趣的讀者參考一下規(guī)范說明書從而對這四種XML規(guī)范算法有一個更為精確的了解;在此，我們只是簡單地指出，在我們決定選擇一個特定的算法-alg后，后面對XMLSignatureFactory的一個實(shí)例(即fac)的調(diào)用將會創(chuàng)建CanonicalizationMethod的實(shí)例：

fac.newCanonicalizationMethod(alg，null)

　　我們可以創(chuàng)建一個SignatureMethod實(shí)例-通過調(diào)用下列在XMLSigantureFactory中定義的操作：

public?abstract?SignatureMethod?newSignatureMethod(String?algorithm， SignatureMethodParameterSpec?params)?throws?NoSuchAlgorithmException， InvalidAlgorithmParameterException

在我們的示例中，我們擁有一個DSA類型密鑰對;因此，我們需要選擇一個基于DSA的算法-例如DSA_SHA1。對于DSA-SHA1，我們可以把params參數(shù)設(shè)置為null。

　　為了創(chuàng)建一個SignedInfo實(shí)例，XMLSignatureFactory定義了如下兩個工廠方法：

public abstract SignedInfo newSignedInfo(CanonicalizationMethod cm， SignatureMethod sm， List references); public abstract SignedInfo newSignedInfo(CanonicalizationMethod cm， SignatureMethod sm， List references， String id).

　　在第二個工廠方法中的第二個參數(shù)-id響應(yīng)于XML簽名文檔中的SignedInfo元素的Id屬性。

　　【步驟5】-獲得簽名私有密鑰。

　　在我們的示例中，我們展示了三種不同的方法來得到該私有密鑰。在第一種方法中，我們調(diào)用我們的KeyStoreInfo類的getPrivateKey()方法來檢索我們使用keytool創(chuàng)建的DSA類型私有密鑰，并且把它儲存在密鑰存儲文件-bizkeystore(前面的5.0情形)中。為了獲得該私有密鑰，我們還可以從bizkeystore中檢索該KeyPair-通過調(diào)用KeyStoreInfo的getKeyPair()方法，然后調(diào)用KeyPair實(shí)例(5.1.2情形)的getPrivate()。另一方面，JCA提供了一個名字為KeyPairGenerator的類用于根據(jù)需要隨時動態(tài)地創(chuàng)建一個KeyPair，這正是Sign.java中的情形5.1.1提到的情況。

　　讀者還應(yīng)該注意，JSR-105允許通過一個KeySelector對象獲得私有密鑰。我們在下節(jié)討論KeySelector時還要詳細(xì)分析。

　　【步驟6】創(chuàng)建一個KeyInfo對象。這一步是可選的，就象KeyInfo作為簽名元素中的一個元素是可選的一樣。在我們的示例的情形6.0下，我們使KeyInfo成為null;這樣以來，可以完全從結(jié)果XML簽名中忽略它。

　　W3C建議和JSR-105定義RSA的KeyValues以及DSA類型for wrapping，respectively，RSA和DSA公共密鑰，并允許它們成為KeyInfo的內(nèi)容。我們的示例中的情形6.1從我們以前使用JDK keytool生成的公共密鑰中創(chuàng)建一個KeyValue對象，并且把它放到一個KeyInfo對象。后面，當(dāng)討論我們的核心校驗(yàn)程序時，我們將看到它如何使用這樣的一個KeyInfo對象來檢索公共密鑰以用于簽名校驗(yàn)。

　　在JSR-105中，我們通過調(diào)用一個KeyInfoFactory實(shí)例中的操作創(chuàng)建了KeyValue和KeyInfo對象。其中，KeyInfoFactory負(fù)責(zé)創(chuàng)建所有主要的與KeyInfo相關(guān)的對象-例如KeyName，KeyValue，X509Data等。我們可以以與我們在〖步驟1〗得到XMLSignatureFactory實(shí)例相同的方式得到一個KeyInfoFactory實(shí)例。我們的示例調(diào)用XMLSignatureFactory對象的getKeyInfoFactory()方法取得KeyInfoFactory實(shí)例。

　　我們的示例的情形6.2將創(chuàng)建一個X509Data對象-使用我們以前借助于工具keytool從bizkeystore中導(dǎo)出的證書biz.cer，然后把這個對象作為內(nèi)容放入一個KeyInfo對象中。再次，后面我們將討論的核心校驗(yàn)程序?qū)⒆C明我們?nèi)绾螐倪@樣的一個KeyInfo對象中取得用于簽名校驗(yàn)的公共密鑰。

　　【步驟7】創(chuàng)建一個XMLSignature對象。在JSR-105中，XMLSignature接口為W3C中建議的簽名元素實(shí)現(xiàn)了建模。我們已經(jīng)在前面看到該簽名元素的結(jié)構(gòu)。為了創(chuàng)建一個XMLSiganture實(shí)例，我們可以在XMLSignatureFactory中調(diào)用下列兩個方法之一：

public abstract XMLSignature newXMLSignature(SignedInfo si， KeyInfo ki); public abstract XMLSignature newXMLSignature(SignedInfo si， KeyInfo ki， List objects， String id， String signatureValueId).

　　第二個方法中的id和signatureValueId參數(shù)將成為結(jié)果XML簽名文檔中的XML元素ID。在我們的示例中，該XML簽名將擁有一個Object元素;因此，我們需要使用第二個工廠方法。【步驟8】實(shí)例化一個DOMSignContext對象，并且使用它注冊私有密鑰。XMLSignContext接口(DOMSignContext實(shí)現(xiàn)它)包含用于生成XML的上下文信息簽名。

　　DOMSignContext提供了幾種形式的構(gòu)造器-簽名應(yīng)用程序用來注冊要使用的私有密鑰，并且這也是我們的示例中所采用的方法。

　　在繼續(xù)討論簽名過程的最后步驟之前，我們需要指出XMLSignContext和DOMSignContext實(shí)例都可能包含特定于它們所使用的XML簽名結(jié)構(gòu)的信息和狀態(tài)。該JSR-105規(guī)范中聲明：如果一個XMLSignContext(或DOMSignContext)與不同的簽名結(jié)構(gòu)一起使用，那么，結(jié)果將是無法預(yù)料的。例如，我們不應(yīng)該使用相同的XMLSignContext(或DOMSignContext)實(shí)例來簽名兩個不同的XMLSignature對象。

　　【步驟9】簽名。XMLSignature接口中的sign()操作實(shí)現(xiàn)簽名XMLSignature。其實(shí)，該方法還實(shí)現(xiàn)若干操作，包括基于相應(yīng)的digest方法計算所有引用的digest值，并且基于該簽名方法和私有密鑰計算簽名值。該簽名值被XMLSignature實(shí)例中的嵌入式SignatureValue類所捕獲，而對XMLSignature實(shí)例的getSignatureValue()方法的調(diào)用將返回使用結(jié)果值填充的SignatureValue對象。

　　在我們的簽名程序的最后，我們把XMLSignature編排成一個XML文檔-signature.xml。

　　三、 XML簽名核心校驗(yàn)

　　在前面一節(jié)中，我們把invoice.xml文檔簽名成一個在signature.xml文件中捕獲的enveloping XML簽名。

　　為了校驗(yàn)該簽名，我們可以使用下列程序-Validate.java：

public class Validate { 　public static void main(String[] args) throws Exception { 　　//第一步 　　String providerName = System.getProperty("jsr105Provider"，"org.jcp.XML.dsig.internal.dom.XMLDSigRI"); 　　XMLSignatureFactory fac = XMLSignatureFactory.getInstance("DOM"，(Provider) Class.forName(providerName).newInstance()); 　　//第二步 　　DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance(); 　　dbf.setNamespaceAware(true); 　　Document doc = dbf.newDocumentBuilder().parse(new FileInputStream(args[0])); 　　//第三步 　　NodeList nl = doc.getElementsByTagNameNS(XMLSignature.xmlNS，"Signature"); 　　if (nl.getLength() == 0) { 　　　throw new Exception("Cannot find Signature element!"); 　　} 　　//第四步，分為情形4.0，4.1，4.2或4.3 　　//第4.0種情形 　　DOMValidateContext valContext = new DOMValidateContext(new KeyStoreKeySelector()， nl.item(0)); 　　//第4.1種情形，需要Sign.java中的第6.1種情形 　　// DOMValidateContext valContext = new DOMValidateContext( 　　// new KeyValueKeySelector()， nl.item(0)); 　　//第4.2種情形，需要Sign.java中的第6.2種情形 　　// KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS"); 　　// FileInputStream fis = new FileInputStream("./etc/bizkeystore"); 　　// ks.load(fis，"sp1234".toCharArray()); 　　// fis.close(); 　　// X509KeySelector x509ks = new X509KeySelector(ks); 　　// DOMValidateContext valContext = new DOMValidateContext(x509ks， nl.item(0)); 　　//第4.3中情形 　　// PublicKey pKey = KeyStoreInfo.getPublicKey("./etc/bizkeystore"， 　　// "sp1234"， "biz"); 　　//第五步 　　XMLSignature signature = fac.unmarshalXMLSignature(valContext); 　　//XMLSignature signature = fac.unmarshalXMLSignature(new DOMStructure(nl.item(0))); 　　//第六步 　　boolean coreValidity = signature.validate(valContext); 　　//檢查核心校驗(yàn)狀態(tài) 　　if (coreValidity == false) { 　　　System.err.println("Signature failed core validation!"); 　　　boolean sv = signature.getSignatureValue().validate(valContext); 　　　System.out.println("Signature validation status: " + sv); 　　　//每一個Reference的檢查校驗(yàn)狀態(tài) 　　　Iterator i = signature.getSignedInfo().getReferences().iterator(); 　　　for (int j = 0; i.hasNext(); j++) { 　　　　boolean refValid = ((Reference) i.next()).validate(valContext); 　　　　System.out.println("Reference (" + j + ") validation status: "+ refValid); 　　　} 　　} else { 　　　System.out.println("Signature passed core validation!"); 　　} 　} }

　　要試驗(yàn)這個程序，讀者可以運(yùn)行Ant目標(biāo)校驗(yàn)。該程序把核心校驗(yàn)狀態(tài)打印到System.out。如果簽名是有效的，將輸出"Signature passed core validation!";否則，輸出結(jié)果中將展示引用和簽名的校驗(yàn)狀態(tài);而這樣以來，我們就可以準(zhǔn)確地搞清楚是它們其中的哪一些導(dǎo)致了此次失敗。
校驗(yàn)signature.xml的過程可以分解成六個步驟。

　　步驟1-加載一個XMLSignatureFactory實(shí)例，這一步與在簽名程序中是一樣的。

　　步驟2-加載要校驗(yàn)的XML簽名。在這一步中，我們需要把包含XML簽名的XML加載到內(nèi)存中并且把該XML文檔轉(zhuǎn)換成一棵DOM樹。

　　步驟3-識別DOM樹中的簽名結(jié)點(diǎn)。簽名是在命名空間http://www.w3.org/2000/09/XMLdsig#中定義的，它被描述為在JSR-105中的XMLSignature接口的靜態(tài)變量XMLNS。

　　步驟4-創(chuàng)建一個DOMValidateContext實(shí)例。

　　一個校驗(yàn)上下文中的一項(xiàng)最關(guān)鍵的信息顯然是密鑰。我們可以使用DOMValidateContext并通過兩種不同的方法來注冊公共密鑰。在第一種方法中，如果校驗(yàn)應(yīng)用程序已經(jīng)擁有公共密鑰，它可以把該密鑰直接通過下列DOMValidateContext的構(gòu)造器放入上下文中：

public?DOMValidateContext(Key?validatingKey，Node?node)

　　這正是在我們的示例中的情形4.3。

　　第二個方法將使用DOMValidateContext注冊一個KeySelector，并且讓該KeySelector選擇公共密鑰-基于在要校驗(yàn)的XMLSignature對象中可用的信息。在JSR-105中，KeySelector是一個定義了兩個操作的抽象類：

public abstract KeySelectorResult select(KeyInfo keyInfo， Purpose purpose， AlgorithmMethod method， XMLCryptoContext context) throws KeySelectorException public static KeySelector singletonKeySelector(Key key)

　　第二個操作創(chuàng)建一個總是返回相同密鑰的KeySelector。第一個操作試圖選擇一個密鑰-它能夠滿足作為輸出傳遞的要求。

　　KeySelectorResult是JSR-105中的一個接口-該規(guī)范中要求這個接口包含一個使用KeySelector選擇的Key值。在我們的示例中，我們使用SimpleKeySelectorResult類實(shí)現(xiàn)這個接口-簡單地包裝選擇的公共密鑰。

　　在我們的示例中，我們實(shí)現(xiàn)并利用三個不同的KeySelectors來說明一個校驗(yàn)應(yīng)用程序工作的一些情形。

　　在情形4.0中，KeyStoreKeySelector基于輸入?yún)?shù)從一個Key存儲中檢索公共密鑰。

　　在情形4.1中，KeyValueKeySelector基于在輸入KeyInfo對象(它應(yīng)該包含一個KeyValue對象作為它的內(nèi)容的一部分;請參考Sign.java中的情形6.1)中的KeyValue信息選擇一個鍵值。

　　在情形4.2中，X509KeySelector基于包含在KeyInfo對象(它應(yīng)該包含一個X509Data對象作為它的內(nèi)容的一部分;請參考Sign.java中的情形6.2)中的X509Data及其它信息選擇一個鍵。我們使用的是JSR-105中的X509KeySelector-其原作者是Sean Mullan。在此，我們稍微修改了一下其中的私有certSelect()方法以便它可以適合于我們使用keytool生成的證書。

　　既然簽名中的KeyInfo可能包含各種信息，顯然，一個應(yīng)用程序必須選擇一個KeySelector實(shí)現(xiàn)-由它來使用包含在它將處理的KeyInfos中的信息。

　　步驟5-把簽名結(jié)點(diǎn)反編排成一個XMLSiganture對象。在上一步驟中，我們把signature.xml文件加載進(jìn)一棵DOM樹-由相應(yīng)于樹中的Signature元素的結(jié)點(diǎn)所標(biāo)識，并且使用一個DOMValidateContext和KeySelector(或私有密鑰)注冊該結(jié)點(diǎn)。為了校驗(yàn)該XML簽名，我們需要把Signature結(jié)點(diǎn)反編排為一個XMLSignature對象。這是通過調(diào)用下列XMLSignatureFactory操作實(shí)現(xiàn)的：

public?abstract?XMLSignature?unmarshalXMLSignature(XMLValidateContext?context) 　　throws?MarshalException

　　步驟6-校驗(yàn)XML簽名。這是通過調(diào)用XMLSignature實(shí)例的validate()方法實(shí)現(xiàn)的-以DOMValidateContext作為唯一的輸入?yún)?shù)。該validate()方法根據(jù)在W3C建議中定義的核心校驗(yàn)過程校驗(yàn)XML簽名。如前面所提及，這個過程包括兩個部分。其一是校驗(yàn)所有的參考。在JSR-105中，這可以通過調(diào)用Reference接口的validate()操作來實(shí)現(xiàn)-以相關(guān)的校驗(yàn)上下文作為輸入?yún)?shù)。

　　該核心校驗(yàn)的第二部分是簽名校驗(yàn)-校驗(yàn)規(guī)范的SignedInfo元素的簽名值。借助于JSR-105，我們可以顯式地完成這一部分-通過調(diào)用與XMLSignature實(shí)例相關(guān)聯(lián)的SignatureValue對象的validate()方法實(shí)現(xiàn)，并以相關(guān)的校驗(yàn)上下文作為輸入?yún)?shù)。

　　在我們的示例中，我們使用這樣的知識來輸出每一個Reference和SigantureValue的校驗(yàn)狀態(tài)-當(dāng)XML簽名(核心)校驗(yàn)失敗時;這樣以來，我們就可以得到導(dǎo)致失敗的更為詳細(xì)的信息。

　　四、 修改XML簽名

　　為了表明該校驗(yàn)程序確實(shí)能夠捕獲對生成的XML簽名的修改，我們可以在我們的示例中創(chuàng)建一個Tamper.java程序，允許我們修改清單中的信用卡號(或signature.xml文件中的SignatureValue元素)。

　　這個程序使用XML簽名文檔和一個布爾值作為參數(shù)。當(dāng)該布爾參數(shù)為true時，程序改變信用卡號;否則，它修改簽名值。

public class Tamper { 　public static void main(String[] args) throws Exception { 　　String sigfile = "etc/signature.xml"; 　　//決定要修改的標(biāo)志-Reference或SignatureValue 　　boolean tamperRef = true ; 　　if (args.length ＞= 2) { 　　　sigfile = args[0]; 　　　tamperRef = Boolean.parseBoolean(args[1]); 　　} 　　File file = new File(sigfile); 　　DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance(); 　　dbf.setNamespaceAware(true); 　　Document signature = dbf.newDocumentBuilder().parse(file); 　　if (tamperRef){ 　　　//修改信用卡號 　　　NodeList targets =signature.getDocumentElement().getElementsByTagName("number"); 　　　Node number = targets.item(0); 　　　if (!number.getTextContent().equals("987654321")){ 　　　　number.setTextContent("987654321"); 　　　}else{ 　　　　number.setTextContent("000000000"); 　　　} 　　}else{ 　　　//修改SignatureValue(第一字節(jié)) 　　　BASE64Encoder en = new BASE64Encoder(); 　　　BASE64Decoder de = new BASE64Decoder(); 　　　NodeList sigValues =signature.getDocumentElement().getElementsByTagName("SignatureValue"); 　　　Node sigValue = sigValues.item(0); 　　　byte[] oldValue = de.decodeBuffer(sigValue.getTextContent()); 　　　if (oldValue[0]!= 111){ 　　　　oldValue[0] = (byte)111; 　　　}else{ 　　　　oldValue[0] = (byte)112; 　　　} 　　　sigValue.setTextContent(en.encode(oldValue)); 　　} 　　TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance(); 　　Transformer trans = tf.newTransformer(); 　　trans.transform(new DOMSource(signature)，new StreamResult(new FileOutputStream(file))); 　} }

　　為了運(yùn)行它，讀者可以執(zhí)行經(jīng)修改的Ant目標(biāo)。在運(yùn)行這個修改的程序后，如果我們再次運(yùn)行該校驗(yàn)程序，核心校驗(yàn)將失敗，并且System.out將分別輸出引用和簽名校驗(yàn)的狀態(tài)。隨著第二個Boolean輸入?yún)?shù)值的不同，引用與/或簽名校驗(yàn)可能報告失敗。

　　至此，我們已經(jīng)討論完本文中的示例應(yīng)用程序。

　　五、 結(jié)論

　　XML簽名和JSR-105中都包含了大量的內(nèi)容，在一篇小小的文章中我們是無法全面涉及它們(例如transforms，canonicalization方法，還有Manifest和SignatureProperties元素)的。而且，我們也根本沒有深入分析digest和簽名算法。感興趣的讀者應(yīng)該進(jìn)一步參考W3C建議，JSR-105 API文檔以及相關(guān)密碼學(xué)信息。

　　W3C建議中僅要求實(shí)現(xiàn)基于SHA-1哈希函數(shù)支持digest和簽名方法。注意，一個由王小云教授率領(lǐng)的中國數(shù)學(xué)研究小組已經(jīng)攻克了一些包括SHA-1在內(nèi)廣泛應(yīng)用的哈希函數(shù)中的安全問題。盡管他們的結(jié)果還不是立即意味著-現(xiàn)在SHA-1在XML簽名方面的使用還不是不安全的;但是，密碼學(xué)專家們確實(shí)推薦在新的應(yīng)用程序和系統(tǒng)中應(yīng)該考慮使用更為安全的算法。

　　讀者還應(yīng)該明白，盡管JCP計劃隨同JAVA SE 6一起發(fā)行JSR-105，但是JSR-105要求全面兼容實(shí)現(xiàn)對JDK1.4及其高版本的支持。因此，在使用JDK 1.4開發(fā)的應(yīng)用程序中使用這一技術(shù)應(yīng)該是沒有問題的。

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