java.security.PublicKey#getEncoded() 返回密钥的 X509 表示，在 ECC 的情况下，与原始 ECC 值相比，这会增加很多开销。
我希望能够以最紧凑的表示形式（即尽可能小的字节块）将 PublicKey 转换为字节数组（反之亦然）。
KeyType (ECC) 和具体曲线类型是预先知道的，因此不需要对有关它们的信息进行编码。
解决方案可以使用 Java API、BouncyCastle 或任何其他自定义代码/库（只要许可并不意味着需要开源将使用它的专有代码）。
【问题讨论】：
标签： java encoding cryptography public-key elliptic-curve
Bouncy Castle 中也有此功能，但我将展示如何仅使用 Java 完成此功能，以防有人需要它：
import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.interfaces.ECPublicKey;
import java.security.spec.ECParameterSpec;
import java.security.spec.ECPoint;
import java.security.spec.ECPublicKeySpec;
import java.util.Arrays;
public class Curvy {
private static final byte UNCOMPRESSED_POINT_INDICATOR = 0x04;
public static ECPublicKey fromUncompressedPoint(
final byte[] uncompressedPoint, final ECParameterSpec params)
throws Exception {
int offset = 0;
if (uncompressedPoint[offset++] != UNCOMPRESSED_POINT_INDICATOR) {
throw new IllegalArgumentException(
"Invalid uncompressedPoint encoding, no uncompressed point indicator");
}
int keySizeBytes = (params.getOrder().bitLength() + Byte.SIZE - 1)
/ Byte.SIZE;
if (uncompressedPoint.length != 1 + 2 * keySizeBytes) {
throw new IllegalArgumentException(
"Invalid uncompressedPoint encoding, not the correct size");
}
final BigInteger x = new BigInteger(1, Arrays.copyOfRange(
uncompressedPoint, offset, offset + keySizeBytes));
offset += keySizeBytes;
final BigInteger y = new BigInteger(1, Arrays.copyOfRange(
uncompressedPoint, offset, offset + keySizeBytes));
final ECPoint w = new ECPoint(x, y);
final ECPublicKeySpec ecPublicKeySpec = new ECPublicKeySpec(w, params);
final KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("EC");
return (ECPublicKey) keyFactory.generatePublic(ecPublicKeySpec);
}
public static byte[] toUncompressedPoint(final ECPublicKey publicKey) {
int keySizeBytes = (publicKey.getParams().getOrder().bitLength() + Byte.SIZE - 1)
/ Byte.SIZE;
final byte[] uncompressedPoint = new byte[1 + 2 * keySizeBytes];
int offset = 0;
uncompressedPoint[offset++] = 0x04;
final byte[] x = publicKey.getW().getAffineX().toByteArray();
if (x.length <= keySizeBytes) {
System.arraycopy(x, 0, uncompressedPoint, offset + keySizeBytes
- x.length, x.length);
} else if (x.length == keySizeBytes + 1 && x[0] == 0) {
System.arraycopy(x, 1, uncompressedPoint, offset, keySizeBytes);
} else {
throw new IllegalStateException("x value is too large");
}
offset += keySizeBytes;
final byte[] y = publicKey.getW().getAffineY().toByteArray();
if (y.length <= keySizeBytes) {
System.arraycopy(y, 0, uncompressedPoint, offset + keySizeBytes
- y.length, y.length);
} else if (y.length == keySizeBytes + 1 && y[0] == 0) {
System.arraycopy(y, 1, uncompressedPoint, offset, keySizeBytes);
} else {
throw new IllegalStateException("y value is too large");
}
return uncompressedPoint;
}
public static void main(final String[] args) throws Exception {
// just for testing
final KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("EC");
kpg.initialize(163);
for (int i = 0; i < 1_000; i++) {
final KeyPair ecKeyPair = kpg.generateKeyPair();
final ECPublicKey ecPublicKey = (ECPublicKey) ecKeyPair.getPublic();
final ECPublicKey retrievedEcPublicKey = fromUncompressedPoint(
toUncompressedPoint(ecPublicKey), ecPublicKey.getParams());
if (!Arrays.equals(retrievedEcPublicKey.getEncoded(),
ecPublicKey.getEncoded())) {
throw new IllegalArgumentException("Whoops");
}
}
}
}
【讨论】：
ECPoint.getEncoded() 或 ECPoint.Fp.getEncoded(boolean compressed) 并不是那么很难找到。
这是我用来解压公钥的BouncyCastle 方法：
public static byte[] extractData(final @NonNull PublicKey publicKey) {
final SubjectPublicKeyInfo subjectPublicKeyInfo =
SubjectPublicKeyInfo.getInstance(publicKey.getEncoded());
final byte[] encodedBytes = subjectPublicKeyInfo.getPublicKeyData().getBytes();
final byte[] publicKeyData = new byte[encodedBytes.length - 1];
System.arraycopy(encodedBytes, 1, publicKeyData, 0, encodedBytes.length - 1);
return publicKeyData;
}
【讨论】：
试图在 java 中生成未压缩的表示几乎要了我的命！希望我能早点找到这个（尤其是 Maarten Bodewes 的出色回答）。我想指出答案中的一个问题并提供改进：
if (x.length <= keySizeBytes) {
System.arraycopy(x, 0, uncompressedPoint, offset + keySizeBytes
- x.length, x.length);
} else if (x.length == keySizeBytes + 1 && x[0] == 0) {
System.arraycopy(x, 1, uncompressedPoint, offset, keySizeBytes);
} else {
throw new IllegalStateException("x value is too large");
}
这个丑陋的位是必要的，因为BigInteger 吐出字节数组表示的方式：“数组将包含表示此BigInteger 所需的最小字节数，包括至少一个符号位 em>" (toByteArray javadoc)。这意味着 a.) 如果设置了 x 或 y 的最高位，则 0x00 将被添加到数组中，并且 b.) 前导 0x00 将被修剪。第一个分支处理修剪后的0x00，第二个分支处理前置的0x00。
“修剪的前导零”导致代码中出现问题，确定x 和y 的预期长度：
int keySizeBytes = (publicKey.getParams().getOrder().bitLength() + Byte.SIZE - 1)
/ Byte.SIZE;
如果曲线的order 有一个前导0x00，它会被截断并且不会被bitLength 考虑。生成的密钥长度太短。获得p 位长的令人难以置信的复杂（但正确？）方法是：
int keySizeBits = publicKey.getParams().getCurve().getField().getFieldSize();
int keySizeBytes = (keySizeBits + 7) >>> 3;
（+7 是为了补偿不是 2 的幂的位长度。）
此问题影响至少一条使用标准 JCA (X9_62_c2tnb431r1) 交付的曲线，该曲线具有前导零的顺序：
000340340340340 34034034034034034
034034034034034 0340340340323c313
fab50589703b5ec 68d3587fec60d161c
c149c1ad4a91
【讨论】：
使用 BouncyCastle，ECPoint.getEncoded(true) 返回点的压缩表示。基本上仿射 X 坐标与仿射 Y 的符号位。
【讨论】：
2021 年只需使用 Tink 库
public static byte[] pointEncode(EllipticCurves.CurveType curveType,
EllipticCurves.PointFormatType format,
ECPoint point)
throws GeneralSecurityException
【讨论】：