使用 Bouncy Castle 签署 CSR 证书

1. 概述

签署证书签名请求（CSR）是密码学中的常见操作。本教程将介绍如何使用 Bouncy Castle 库完成 CSR 签署。

2. CSR 签署流程

CSR 签署本质是证书颁发机构（CA）验证请求信息后签发证书的过程。 CA 使用其私钥对证书进行签名，生成的证书可用于建立客户端与服务器间的安全连接。

使用 Bouncy Castle 签署 CSR 需要以下核心步骤：

生成可信 CA 证书和私钥
创建证书签名请求（CSR）
使用 CA 证书和私钥签署 CSR

3. 环境准备

首先在项目中添加 Bouncy Castle 依赖（以 Maven 为例）：

<dependency>
    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
    <artifactId>bcpkix-jdk18on</artifactId>
    <version>1.76</version>
</dependency>

然后创建安全提供者注册类：

static {
    Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
}

4. 使用 Bouncy Castle 签署 CSR

签署过程包含多个关键步骤，下面逐一解析。

4.1 生成 CA 证书和私钥

CA 作为可信实体负责签发证书。首先生成 CA 密钥对：

public static KeyPair generateRSAKeyPair() {
    KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    keyPairGenerator.initialize(2048);
    return keyPairGenerator.generateKeyPair();
}

4.2 创建证书签名请求

基于密钥对生成 CSR：

public static PKCS10CertificationRequest generateCSR(KeyPair pair) {
    PKCS10CertificationRequestBuilder p10Builder = new JcaPKCS10CertificationRequestBuilder(
      new X500Principal("CN=Requested Test Certificate"), pair.getPublic());
    JcaContentSignerBuilder csBuilder = new JcaContentSignerBuilder("SHA256withRSA");
    ContentSigner signer = csBuilder.build(pair.getPrivate());
    return p10Builder.build(signer);
}

4.3 签署 CSR

使用 CA 证书和私钥签署 CSR 的核心代码：

public X509Certificate sign(PKCS10CertificationRequest inputCSR, PrivateKey caPrivate, KeyPair pair) {
    AlgorithmIdentifier sigAlgId = new DefaultSignatureAlgorithmIdentifierFinder().find("SHA1withRSA");
    AlgorithmIdentifier digAlgId = new DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder().find(sigAlgId);

    AsymmetricKeyParameter foo = PrivateKeyFactory.createKey(caPrivate.getEncoded());
    SubjectPublicKeyInfo keyInfo = SubjectPublicKeyInfo.getInstance(pair.getPublic().getEncoded());

    X509v3CertificateBuilder myCertificateGenerator = new X509v3CertificateBuilder(
      new X500Name("CN=issuer"), 
      new BigInteger("1"), 
      new Date(System.currentTimeMillis()), 
      new Date(System.currentTimeMillis() + 30L * 365 * 24 * 60 * 60 * 1000), 
      inputCSR.getSubject(), 
      keyInfo);

    ContentSigner sigGen = new BcRSAContentSignerBuilder(sigAlgId, digAlgId).build(foo);

    X509CertificateHolder holder = myCertificateGenerator.build(sigGen);
    Certificate eeX509CertificateStructure = holder.toASN1Structure();

    CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509", "BC");

    InputStream is1 = new ByteArrayInputStream(eeX509CertificateStructure.getEncoded());
    X509Certificate theCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(is1);
    is1.close();
    return theCert;
}

关键步骤解析：

✅ 通过 DefaultSignatureAlgorithmIdentifierFinder 和 DefaultDigestAlgorithmIdentifierFinder 确定签名和摘要算法
✅ 使用 PrivateKeyFactory 从编码字节创建 CA 私钥
✅ 通过 SubjectPublicKeyInfo 指定公钥信息
✅ 构建证书生成器，设置颁发者、序列号、有效期、主题和公钥
⚠️ 使用签名算法、摘要算法和 CA 私钥创建 ContentSigner，这是证书签名的核心
✅ 构建证书并转换为 X509Certificate 格式返回

5. 测试验证

编写测试用例验证签署流程：

@Test
public void givenCSR_whenSignWithBC_thenSuccess() {
    SignCSRBouncyCastle signCSRBouncyCastle = new SignCSRBouncyCastle();
    KeyPair pair = SignCSRBouncyCastle.generateRSAKeyPair();
    PKCS10CertificationRequest csr = SignCSRBouncyCastle.generateCSR(pair);
    KeyPair caPair = SignCSRBouncyCastle.generateRSAKeyPair();
    X509Certificate signedCert = signCSRBouncyCastle.signCSR(csr, caPair.getPrivate(), pair);

    assertThat(signedCert).isNotNull();
    assertThat(signedCert.getSubjectDN().getName()).isEqualTo("CN=Requested Test Certificate");
    assertDoesNotThrow(() -> signedCert.verify(caPair.getPublic()));
}

测试流程：

生成普通密钥对和 CSR
生成 CA 密钥对
使用 CA 私钥签署 CSR
✅ 验证证书非空且主题正确
✅ 使用 CA 公钥验证证书签名（无异常抛出即成功）

6. 总结

本教程完整演示了使用 Bouncy Castle 签署 CSR 的全过程：

生成 RSA 密钥对
创建证书签名请求
构建 CA 证书并完成签署
通过测试验证签名有效性

实际应用中需注意：

⚠️ 生产环境应使用更安全的密钥存储方案
✅ 证书有效期应根据实际需求设置
❌ 避免在代码中硬编码证书信息

Persistence

REST

Security