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這篇文章將為大家詳細講解有關eclipse如何實現ElGamal數字簽名？，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。
一、實驗目的
學習ElGamal算法在數字簽名方面的使用，掌握教科書版本的ElGamal數字簽名算法的編寫，掌握ElGamal加密算法和ElGamal數字簽名算法的異同。
二、實驗要求
1．熟悉ElGamal數字簽名算法。
2．掌握如何使用Java BigInteger類，簡單實現教科書式的ElGamal公私鑰簽名算法。
3．了解ElGamal加密算法和ElGamal數字簽名算法的異同。
三、開發環境
JDK 1.7，Java開發環境（本實驗采用Windows+eclipse作為實驗環境），要求參與實驗的同學按照對稱加密提供的方法，提前安裝好JDK。
四、實驗內容
【1-1】ElGamal簽名算法的實現
1.實現公私鑰生成算法：根據教材，ElGamal公私鑰生成算法首選需要選取一個大素數 ，然后選取 作為其生成元。接著隨機選取私鑰 ，計算 作為其公鑰。因此，可寫代碼如下：
public void initKeys() {
System.out.println("choose a prime p with securitylevel "
+ securitylevel + " , please wait ...");
p = new BigInteger(securitylevel, 100, new Random());
System.out.println("p : " + p);
g = __randomInZp();
System.out.println("g : " + g);
x = __randomInZp();
System.out.println("x : " + x);
y = g.modPow(x, p);
System.out.println("y : " + y);
}其中，__randomInZp定義如下函數，實現從 中隨機選取一個大整數：
public BigInteger __randomInZp() {
BigInteger r = null;
do {
System.out.print(".");
r = new BigInteger(securitylevel, new SecureRandom());
}while(r.compareTo(p) >= 0);
System.out.println(".");
return r;
}2.實現簽名算法：
ElGamal簽名算法需要隨機選取 ，同時計算
此時， 即為簽名。因此，可根據公式，寫代碼如下：
public BigInteger[] signature(byte m[]) {
BigInteger sig[] = new BigInteger[2];
BigInteger k = __randomPrimeInZp();
sig[0] = g.modPow(k, p);
sig[1] = __hashInZp(m).subtract(x.multiply(sig[0]))
.mod(p.subtract(BigInteger.ONE))
.multiply(k.modInverse(p.subtract(BigInteger.ONE)))
.mod(p.subtract(BigInteger.ONE));
System.out.println("[r,s] = [" + sig[0] + ", " + sig[1] + "]");
return sig;
}此處的__randomPrimeInZp意為從 中隨機選取一個大素數，實現如下：
public BigInteger __randomPrimeInZp() {
BigInteger r = null;
do {
System.out.print(".");
r = new BigInteger(securitylevel, 100, new SecureRandom());
}while(r.compareTo(p) >= 0);
System.out.println(".");
return r;
}另有一哈希函數，實現如下：
public BigInteger __hashInZp(byte m[]) {
MessageDigest md;
try {
md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
md.update(m);
byte b[] = new byte[33];
System.arraycopy(md.digest(), 0, b, 1, 32);
return new BigInteger(b);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println("this cannot happen.");
}
return null;
}3.實現驗證算法：ElGamal簽名驗證算法即判定公式 是否成立。因此，可考慮寫代碼如下：
public boolean verify(byte m[], BigInteger sig[]) {
BigInteger l = y.modPow(sig[0], p)
.multiply(sig[0].modPow(sig[1], p)).mod(p);
BigInteger r = g.modPow(__hashInZp(m), p);
return l.compareTo(r) == 0;
}4.實現main方法，在main方法中調用算法進行測試：
public static void main(String args[]) {
ElGamalSignatureInstance instance = new ElGamalSignatureInstance();
instance.initKeys();
byte m[] = "my name is ElGamal, my student number is 201300012345.".getBytes();
BigInteger sig[] = instance.signature(m);
System.out.println("Real signature verify result : " + instance.verify(m, sig));
sig[0] = sig[0].add(BigInteger.ONE);
System.out.println("Faked signature verify result : " + instance.verify(m, sig));
}【1-2】完整參考代碼
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.util.Random;
public class ElGamalSignatureInstance {
int securitylevel = 1024;
BigInteger p, g, x, y;
public BigInteger __randomInZp() {
BigInteger r = null;
do {
System.out.print(".");
r = new BigInteger(securitylevel, new SecureRandom());
}while(r.compareTo(p) >= 0);
System.out.println(".");
return r;
}
public BigInteger __randomPrimeInZp() {
BigInteger r = null;
do {
System.out.print(".");
r = new BigInteger(securitylevel, 100, new SecureRandom());
}while(r.compareTo(p) >= 0);
System.out.println(".");
return r;
}
public BigInteger __hashInZp(byte m[]) {
MessageDigest md;
try {
md = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
md.update(m);
byte b[] = new byte[33];
System.arraycopy(md.digest(), 0, b, 1, 32);
return new BigInteger(b);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
System.out.println("this cannot happen.");
}
return null;
}
public void initKeys() {
System.out.println("choose a prime p with securitylevel " + securitylevel + " , please wait ...");
p = new BigInteger(securitylevel, 100, new Random());
System.out.println("p : " + p);
g = __randomInZp();
System.out.println("g : " + g);
x = __randomInZp();
System.out.println("x : " + x);
y = g.modPow(x, p);
System.out.println("y : " + y);
}
public BigInteger[] signature(byte m[]) {
BigInteger sig[] = new BigInteger[2];
BigInteger k = __randomPrimeInZp();
sig[0] = g.modPow(k, p);
sig[1] = __hashInZp(m).subtract(x.multiply(sig[0])).mod(p.subtract(BigInteger.ONE))
.multiply(k.modInverse(p.subtract(BigInteger.ONE))).mod(p.subtract(BigInteger.ONE));
System.out.println("[r,s] = [" + sig[0] + ", " + sig[1] + "]");
return sig;
}
public boolean verify(byte m[], BigInteger sig[]) {
BigInteger l = y.modPow(sig[0], p).multiply(sig[0].modPow(sig[1], p)).mod(p);
BigInteger r = g.modPow(__hashInZp(m), p);
return l.compareTo(r) == 0;
}
public static void main(String args[]) {
ElGamalSignatureInstance instance = new ElGamalSignatureInstance();
instance.initKeys();
byte m[] = "my name is ElGamal, my student number is 201300012345.".getBytes();
BigInteger sig[] = instance.signature(m);
System.out.println("Real signature verify result : " + instance.verify(m, sig));
sig[0] = sig[0].add(BigInteger.ONE);
System.out.println("Faked signature verify result : " + instance.verify(m, sig));
}
}注
由于產生隨機大素數的方法（即__randomPrimeInZp）的運行速度受到 值和電腦CPU速度的影響，在某些同學的電腦上可能出現選取參數緩慢的問題。此時可將securitylevel的值調低（缺省1024，可調低到512），即可提高速度。但注意調低securitylevel將會導致安全強度下降。
【1-5】擴展內容：ElGamal加密算法和ElGamal簽名算法有何異同？
答：
（1）在產生公私鑰方面，二者幾乎完全一致。
（2）加密/簽名步驟，都需要先選取一個隨機數 并計算 作為其密文的第一分量（這也是ElGamal的概率輸出的原因所在）。不同點在于，加密算法后續采用 的方式產生密文第二分量，而簽名算法采用了 作為其第二分量。
（3）解密/驗證方面，解密算法采用 恢復明文，而簽名驗證算法采用公式 來驗證簽名是否吻合。
關于eclipse如何實現ElGamal數字簽名？就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。
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