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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Neues in Java 7
2 Threads und nebenläufige Programmierung
3 Datenstrukturen und Algorithmen
4 Raum und Zeit
5 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
6 Datenströme
7 Die eXtensible Markup Language (XML)
8 Dateiformate
9 Grafische Oberflächen mit Swing
10 Grafikprogrammierung
11 Netzwerkprogrammierung
12 Verteilte Programmierung mit RMI
13 RESTful und SOAP Web-Services
14 JavaServer Pages und Servlets
15 Applets
16 Datenbankmanagement mit JDBC
17 Technologien für die Infrastruktur
18 Reflection und Annotationen
19 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
20 Logging und Monitoring
21 Java Native Interface (JNI)
22 Sicherheitskonzepte
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
Stichwort
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Java 7 - Mehr als eine Insel von Christian Ullenboom Das Handbuch zu den Java SE-Bibliotheken
Java 7 - Mehr als eine Insel Galileo Computing 1433 S., 2012, geb. 49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1507-7 |
| 22 Sicherheitskonzepte
|  | 22.1 Zentrale Elemente der Java-Sicherheit
|  |  | 22.1.1 Security-API der Java SE
|  |  | 22.1.2 Cryptographic Service Providers
|  | 22.2 Der Sandkasten (Sandbox)
|  | 22.3 Sicherheitsmanager (Security Manager)
|  |  | 22.3.1 Der Sicherheitsmanager bei Applets
|  |  | 22.3.2 Sicherheitsmanager aktivieren
|  |  | 22.3.3 Rechte durch Policy-Dateien vergeben
|  |  | 22.3.4 Erstellen von Rechtedateien mit dem grafischen Policy-Tool
|  |  | 22.3.5 Kritik an den Policies
|  | 22.4 Signierung
|  |  | 22.4.1 Warum signieren?
|  |  | 22.4.2 Digitale Ausweise und die Zertifizierungsstelle
|  |  | 22.4.3 Mit keytool Schlüssel erzeugen
|  |  | 22.4.4 Signieren mit jarsigner
|  | 22.5 Digitale Unterschriften *
|  |  | 22.5.1 Die MDx-Reihe
|  |  | 22.5.2 Secure Hash Algorithm (SHA)
|  |  | 22.5.3 Mit der Security-API einen Fingerabdruck berechnen
|  |  | 22.5.4 Die Klasse MessageDigest
|  | 22.6 Verschlüsseln von Daten(-strömen) *
|  |  | 22.6.1 Den Schlüssel, bitte
|  |  | 22.6.2 Verschlüsseln mit Cipher
|  |  | 22.6.3 Verschlüsseln von Datenströmen
|  | 22.7 Zum Weiterlesen
## 22.6 Verschlüsseln von Daten(-strömen) * Kryptografie unterscheidet zwischen asymmetrischer und symmetrischer Verschlüsselung. Ist die Kommunikation asymmetrisch, sind zwei Schlüssel nötig: ein öffentlicher und ein privater. Bei der symmetrischen Verschlüsselung ist nur ein Schlüssel erforderlich, der bei der Ver- und Entschlüsselung gleich ist. Bekanntester Vertreter der symmetrischen Verschlüsselung ist DES (Data Encryption Standard), der allerdings wegen seiner geringen Schlüssellänge nicht mehr aktuell ist. DES wurde 1981 in den USA als ANSI-Standard normiert. Bei den asymmetrischen Verfahren ist die RSA-Verschlüsselung die bekannteste. Ihre Sicherheit basiert auf dem mathematischen Problem, für eine große Ganzzahl eine Primfaktorzerlegung zu finden. Asymmetrische Verschlüsselung ist im Vergleich zu symmetrischen Verschlüsselungen langsam. ### 22.6.1 Den Schlüssel, bitte Jeder Schlüssel, sei er privat oder öffentlich, implementiert die Basisschnittstelle java.security.Key. Von dieser Schnittstelle gibt es Unterschnittstellen, etwa PublicKey, PrivateKey für die asymmetrischen Schlüssel oder SecretKey für den symmetrischen Schlüssel. Von diesen Schnittstellen existieren weitere Unterschnittstellen. Abbildung 22.4: UML-Diagramm der Klasse Key #### Schlüssel aus der Fabrik Um Schlüssel zu erzeugen, gibt es zwei Fabriken: KeyGenerator erzeugt symmetrische Schlüssel und KeyPairGenerator asymmetrische. Der Fabrikmethode getInstance() ist dabei eine Kennung zu übergeben, die für den Algorithmus steht. Listing 22.8: com/tutego/security/crypto/KeyGeneratorDemo.java, main()
    KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance( "DES" );
    KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance( "RSA" );
Der nächste Schritt sieht eine Initialisierung des Schlüssels mit zufälligen Werten vor. Ohne Initialisierung kann jeder Provider unterschiedlich verfahren.
    kg.init( 56 );                // nicht größer als 56!
    kpg.initialize( 1024 );
Nicht besonders schlau ist, dass einmal die Methode init() heißt und dann einmal initialize(). Beiden Methoden lässt sich noch ein Zufallszahlengenerator mitgeben, doch intern ist das SecureRandom schon sehr gut. Kryptografische Angaben kann ein Objekt vom Typ AlgorithmParameterSpec einführen. Der letzte Schritt besteht im Erfragen der Schlüssel:
    SecretKey secKey  = kg.generateKey();
    KeyPair   keyPair = kpg.genKeyPair();
Bei einer Ausgabe des symmetrischen Schlüssels über System.out.println() kommt nicht viel Sinnvolles heraus, doch bei den privaten und öffentlichen Schlüsseln, die keyPair mit getPublic() und getPrivate() offenlegt, implementieren PublicKey und PrivateKey eine ansehnliche toString()-Methode.
    System.out.println( keyPair.getPublic() );
Liefert:
    SunJSSE RSA public key:
      public exponent:
        010001
      modulus:
        a8186ac3 03b9417e c0247c70 d225ae75 04d2fa3b 9b21e009 ca32a1f3 3cc7404f
        aeb6df52 0aa4d9ab ae35a5d5 d7b30f38 ce670895 3234fab2 c67f1211 b9dab8d2
        edda3a7b 710fbf86 0274a2a6 842c4d73 76fc2166 80ef1e82 36a949f9 8180c5c7
        004cffdd c103b42b 9abf216d 5f797440 20b8ec52 afe44407 a871e1f7 0e27fec9
System.out.println(keyPair.getPrivate()) liefert eine noch längere Ausgabe mit Exponent, Modulo usw. #### SecretKeySpec Schlüssel für die symmetrische Verschlüsselung sind nichts anderes als Binärfelder. Die Klasse javax.crypto.spec.SecretKeySpec dient zum Erzeugen eines symmetrischen Schlüssels und erwartet im Konstruktor das Byte-Feld und den Algorithmus.
    Key k = new SecretKeySpec( "01234567".getBytes(), "DES" );
Für andere Typen existieren wiederum andere Klassen. Zum Beispiel erzeugt DSAPrivateKeySpec einen privaten Schlüssel aus einem anderen Schlüssel, zwei Primzahlen und einer Basis, die als BigInteger-Objekte angegeben sind. ### 22.6.2 Verschlüsseln mit Cipher Die Klasse javax.crypto.Cipher bildet das Zentrum der JCE. Nachdem init() das Objekt mit einem Modus und Schlüssel initialisiert hat, lassen sich mit update(byte[]) Daten durchschleusen. doFinal() rundet das Ganze dann ab. Die Rückgabe ist immer ein verschlüsselter Block von byte.
    Cipher cipher = Cipher.getInstance( "DES" );
    cipher.init( Cipher.ENCRYPT_MODE, key );
    byte[] verschlüsselt = cipher.doFinal( unverschlüsselt );
Beim Entschlüsseln wird der Cipher einfach in den Modus Cipher.DECRYPT_MODE gesetzt. ### 22.6.3 Verschlüsseln von Datenströmen Zum Verschlüsseln von Datenströmen bietet die Java-Bibliothek die praktischen Klassen javax.crypto.CipherInputStream und CipherOutputStream an. Sie erwarten ein Cipher-Objekt, das eine DES-Verschlüsselung durchführt. Listing 22.9: com/tutego/security/crypto/ReadWriteDES.java
    package com.tutego.security.crypto;

    import java.io.*;
    import java.security.Key;
    import javax.crypto.*;
    import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
    import sun.misc.*;

    public class ReadWriteDES
    {
      static void encode( byte[] bytes, OutputStream out, String pass ) throws Exception
      {
        Cipher c = Cipher.getInstance( "DES" );
        Key k = new SecretKeySpec( pass.getBytes(), "DES" );
        c.init( Cipher.ENCRYPT_MODE, k );

        OutputStream cos = new CipherOutputStream( out, c );
        cos.write( bytes );
        cos.close();
      }

      static byte[] decode( InputStream is, String pass ) throws Exception
      {
        Cipher c = Cipher.getInstance( "DES" );
        Key k = new SecretKeySpec( pass.getBytes(), "DES" );
        c.init( Cipher.DECRYPT_MODE, k );

        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        CipherInputStream cis = new CipherInputStream( is, c );

        for ( int b; (b = cis.read()) != –1; )
          bos.write( b );

        cis.close();
        return bos.toByteArray();
      }

      public static void main( String[] args ) throws Exception
      {
        ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
        encode( "Das wird anders werden".getBytes(), out, "01234567" );

        String s = new BASE64Encoder().encode( out.toByteArray() );
        System.out.println( s );  // qJYN+8Hd5dXsgMl1akQnw4iCbRN3EUbK

        byte[] decode = new BASE64Decoder().decodeBuffer( s );
        InputStream is = new ByteArrayInputStream( decode );
        System.out.println( new String( decode( is, "01234567" ) ) );
      }
    }
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