Java ECC 编码密钥太大

Question

我是 EC 加密的新手，并且遇到了一些困难。我正在使用 Java 8 和 BouncyCatle 提供程序。我现在的问题是：当我使用以下代码生成 EC-KeyPair 时：

    ECGenParameterSpec spec = new ECGenParameterSpec("secp521r1");
    KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("ECDH", BouncyCastleProvider.PROVIDER_NAME);
    kpg.initialize(spec, new SecureRandom());
    return kpg.generateKeyPair();

并尝试获取公钥的字节数组并将其发送给另一个人，编码后的密钥长度为 158 字节，采用 X.509 格式。但我期望 X9.62 格式和 65 到 66 字节之间的密钥大小。为什么公钥这么大以及如何使用预期的密钥大小对其进行编码？（我预计密钥大小是因为我预计密钥长度为 521 位）

Answer 1

ECC 公钥在语义上是曲线上的一个点；如果您指定的曲线是隐含的，则 X9.62 格式的点要么是 67 个八位位组（Java 字节）（如果压缩），要么是 133 个八位位组（如果未压缩），绝不会是任何其他长度。

如果您的意思java.security.PublicKey.getEncoded()是始终采用 Java 所谓的“X.509”编码，它实际上是SubjectPublicKeyInfoX.509 中定义的 ASN.1 结构（SPKI），并且在rfc5280 sec 4.1中更方便地使用，编码为 DER。对于未压缩或压缩的情况，该曲线上的 ECC 公钥准确地说是 90 或 158 个八位位组，并且 Java 提供者（至少目前）生成未压缩的形式（尽管他们可以解析压缩的形式）。

听起来您可能需要 X9.62 压缩格式，正如我所说，它是 67 字节（不是 65 或 66）。如果是这样，您无法在标准 Java API 中控制点压缩，但 BouncyCastle 实现类确实支持它，前提是您拥有 BC 提供者创建的关键对象。首先转换keypair.getPublicKey()为(corr) org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey（在 1.47 之前是org.bouncycastle.jce.provider.JCEECPublicKey），然后getQ()返回一个org.bouncycastle.math.ec.ECPoint，其中有一个（重载）getEncoded(boolean compressed)，它会产生您显然想要的东西。

PublicKey对于您的附加但不是（还？）正式问题，要从编码点（压缩或未压缩）重新创建对象，您有两个或三个选项，具体取决于您的计数方式：

• 为此曲线和点构造一个 ASN.1/DER 编码的SubjectPublicKeyInfo 结构（Java 称之为“X.509”格式），将其放入 中X509EncodedKeySpec，并通过适当的KeyFactory. 可以使用标准 SunEC 提供程序（假设为 j7+，而不是 RedHat 版本）或 BC 提供程序。手动构建像 SPKI 这样的 ASN.1 编码通常很困难，但在这种特定情况下也不错；或者如果您有 BC，您可以使用其 ASN.1 功能

• 直接调用 BC 例程来执行 EC KeyFactory对上述输入执行的操作

创建点然后以三种方式使用它的示例代码：

// as needed in addition to standard java.security and javax.xml 
import org.bouncycastle.asn1.ASN1EncodableVector;
import org.bouncycastle.asn1.DERBitString;
import org.bouncycastle.asn1.DERSequence;
import org.bouncycastle.asn1.sec.SECObjectIdentifiers;
import org.bouncycastle.asn1.x509.AlgorithmIdentifier;
import org.bouncycastle.asn1.x9.X962Parameters;
import org.bouncycastle.asn1.x9.X9ObjectIdentifiers;
import org.bouncycastle.crypto.params.ECPublicKeyParameters;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.util.EC5Util;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.util.ECUtil;
import org.bouncycastle.jcajce.provider.config.ProviderConfiguration;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.math.ec.ECCurve;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;

    KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("EC", "BC");
    kpg.initialize(new ECGenParameterSpec("secp521r1"));
    org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey ku = 
            (org.bouncycastle.jcajce.provider.asymmetric.ec.BCECPublicKey)kpg.generateKeyPair().getPublic();
    byte[] encodedpoint = ku.getQ().getEncoded(true/*compressed*/);
    
    { // construct SPKI by hand, this curve only
        byte[] hdr = DatatypeConverter.parseHexBinary("3058301006072a8648ce3d020106052b81040023034400");
        // could also write out byte[] hdr = {0x30,0x58,0x30,0x10... but items with 0x80 set need casts
        if( 0x44 /*hdr[0x15]*/ -1 != encodedpoint.length ) throw new Exception ("BAD COMPRESSED POINT FOR secp521r1!");
        byte[] spki = Arrays.copyOf(hdr,90); System.arraycopy(encodedpoint,0, spki,0x17, 0x43);
        PublicKey k2 = KeyFactory.getInstance("EC" /*,provider?*/).generatePublic(new X509EncodedKeySpec(spki));
        Signature.getInstance("ECDSA").initVerify(k2); // sanity check
    }
    { // construct SPKI with BC
        AlgorithmIdentifier algid = new AlgorithmIdentifier(X9ObjectIdentifiers.id_ecPublicKey,SECObjectIdentifiers.secp521r1);
        ASN1EncodableVector vec = new ASN1EncodableVector();
        vec.add(algid); vec.add(new DERBitString(encodedpoint));
        byte[] spki = new DERSequence(vec).getEncoded();
        PublicKey k2 = KeyFactory.getInstance("EC" /*,provider*/).generatePublic(new X509EncodedKeySpec(spki));
        Signature.getInstance("ECDSA").initVerify(k2); // sanity check
    }
    { // call BC directly
        ProviderConfiguration configuration = BouncyCastleProvider.CONFIGURATION;
        X962Parameters params = X962Parameters.getInstance(org.bouncycastle.asn1.sec.SECObjectIdentifiers.secp521r1);
        ECCurve curve = EC5Util.getCurve(configuration, params);
        /*ECParameterSpec ecSpec = EC5Util.convertToSpec(params, curve);*/
        ECPoint point = curve.decodePoint(encodedpoint).normalize();
        ECPublicKeyParameters kparams = new ECPublicKeyParameters(point, ECUtil.getDomainParameters(configuration, params));
        PublicKey k2 = new BCECPublicKey ("EC"/* or "ECDH" etc*/, kparams, configuration);
        Signature.getInstance("ECDSA").initVerify(k2); // sanity check
    }

相关加载 Java 中的原始 64 字节长 ECDSA 公钥，适用于未压缩的 P256。