如何将 Ed25519 / Curve25519 与 SpringBoot 一起使用以实现 JWK、JWE、JWS 和 JWT 安全性？

Question

tl；博士

• 需要确保并展示如何使用名为 Ed25519 / Curve25519 以及 Spring-Boot 授权服务器的椭圆曲线的资源。

目标

• 使用Spring-Boot提供的椭圆曲线
（EC）加密技术
• 使用 Ed25519 / Curve25519，因为它被“值得信赖”的组织所使用
  • 维基百科 - Curve25519
  • 使用Ed25519的东西
  • 开放全球应用程序安全项目 (OWASP) - 算法
• 需要...
  • 密钥生成 -> JWK
  • 加密（和解密）-> JWE
  • 签名 -> JWS
  • 代币生成 -> JWT

设置

• Java：21
• Spring 启动：v3.2.x
• spring-security-oauth2-授权服务器：1.2.x

预研究

• Spring-Boot在内部使用 com.nimbusds.jose 库（自 ~2020 年起，~v5.1）。
  • “2018 年之前”也有人提出过同样的问题（据我所知）
  • 支持RSA
  • 支持椭圆曲线（一般）
    • “Ed25519 / Curve25519”的使用 - 未知

仍然有多个类提供围绕“Ed25519 / Curve25519”的 EC 功能

密钥生成，兼容

java.security.KeyPair

    static KeyPair generateEcKeyPairUsingEd25519() {
        KeyPair keyPair;
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("Ed25519");
            keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new IllegalStateException("JVM does not support Ed25519 algorithm", e);
        }
        return keyPair;
    }

还提供接口

        import java.security.interfaces.EdECPrivateKey;
        import java.security.interfaces.EdECPublicKey;

        KeyPair ecKeyPair = generateEcKeyPairUsingEd25519()

        EdECPublicKey edEcPublicKey = (EdECPublicKey) ecKeyPair.getPublic();
        EdECPrivateKey edEcPrivateKey = (EdECPrivateKey) ecKeyPair.getPrivate();

再放心

• 这已经是兔子洞太深了吗？
• Spring-Boot是否已在我没有注意到的情况下将 Ed25519 用于 JWK、JWE、JWS 和 JWT？
有合适的
• Ed25519 / Curve25519 参考实现吗？

问题

Spring 启动：v3.2.x

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-oauth2-resource-server</artifactId>
    <version>${spring-boot.version}</version>
</dependency>

据我所知，所使用的

com.nimbusds.jose.*

支持JWK、JWE、JWS和JWT以及RSA和EC一般。

可以生成如上所示的密钥对，但据我所知，它们不能在下面的示例中使用。

示例

    @Bean
    public JwtDecoder jwtDecoder() {
        KeyPair keyPair = this.getKeyPair();
        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        return NimbusJwtDecoder.withPublicKey(rsaPublicKey).build();
    }

    @Bean
    JwtEncoder jwtEncoder() {
        KeyPair keyPair = this.getKeyPair();
        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        JWK jwk = new RSAKey.Builder(rsaPublicKey)
                .privateKey(rsaPrivateKey).build();

        JWKSource<SecurityContext> jwks = new ImmutableJWKSet<>(new JWKSet(jwk));
        return new NimbusJwtEncoder(jwks);
    }

终于

如何将 Ed25519 / Curve25519 与 SpringBoot 结合使用以实现 JWK、JWE、JWS 和 JWT 安全性？

Answer 1

您可以通过添加

Ed25519

的配置来应用集成

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.EdECPublicKey;
import java.security.interfaces.EdECPrivateKey;
import java.security.spec.EdECPublicKeySpec;
import java.security.spec.EdECPrivateKeySpec;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.JwtDecoder;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.NimbusJwtDecoder;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.NimbusJwtEncoder;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.JwtEncoder;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.JWKSource;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.JWKSet;
import org.springframework.security.oauth2.jwt.JWK;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContext;
import org.springframework.security.oauth2.jose.jwk.JWKSource;
import org.springframework.security.oauth2.jose.jwk.JWKSet;
import org.springframework.security.oauth2.jose.jwk.JWK;
import org.springframework.security.core.context.SecurityContext;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;

@Configuration
public class JwtConfig {

    @Bean
    public JwtDecoder jwtDecoder() {
        KeyPair keyPair = Ed25519KeyPairGenerator.generateEcKeyPairUsingEd25519();
        EdECPublicKey edEcPublicKey = (EdECPublicKey) keyPair.getPublic();
        return NimbusJwtDecoder.withPublicKey(edEcPublicKey).build();
    }

    @Bean
    public JwtEncoder jwtEncoder() {
        KeyPair keyPair = Ed25519KeyPairGenerator.generateEcKeyPairUsingEd25519();
        EdECPublicKey edEcPublicKey = (EdECPublicKey) keyPair.getPublic();
        EdECPrivateKey edEcPrivateKey = (EdECPrivateKey) keyPair.getPrivate();

        try {
            EdECPublicKeySpec publicKeySpec = new EdECPublicKeySpec(edEcPublicKey.getEncoded());
            EdECPrivateKeySpec privateKeySpec = new EdECPrivateKeySpec(edEcPrivateKey.getS(), publicKeySpec);
            
            JWK jwk = new JWK.Builder(publicKeySpec).privateKey(privateKeySpec).build();
            JWKSource<SecurityContext> jwks = new ImmutableJWKSet<>(new JWKSet(jwk));
            
            return new NimbusJwtEncoder(jwks);
        } catch (InvalidKeySpecException e) {
            throw new IllegalStateException("Error while creating EdDSA key spec", e);
        }
    }
}

并生成

KeyPairs

并与bean集成。我记得 NullPointerExceptions 有风险，但我现在找不到资源。

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Ed25519KeyPairGenerator {
    public static KeyPair generateEcKeyPairUsingEd25519() {
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("Ed25519");
            return keyPairGenerator.generateKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new IllegalStateException("JVM does not support Ed25519 algorithm", e);
        }
    }
}