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在现代密码学和密码应用中，一切安全保证的根基就是密钥，而密钥的随机性和安全性决定了密钥的强壮性，本节将介绍密钥的生成。准备密钥材料后，就可以通过对应的密码算法来生成密钥了。密钥生成包括对称密钥生成、非对称密钥生成和密码算法参数生成等。
本小节是对称密钥的生成实践，首先是国际算法的对称密钥生成，接着进行商用密码算法的密钥生成。本小节的实践内容对于第4章的对称算法实践加/解密有较强的铺垫，建议读者仔细阅读并进行代码试验。
（1）密钥生成步骤
1）构建密钥生成器。使用javax.crypto包中KeyGenerator类的静态方法getInstance()产生密钥生成器实例kg，传递的参数是密码算法名称，例如本例是“AES”（算法名称可以参考2.3小节算法信息获取），这是个对称密码算法，中文是高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），在以后章节会具体进行讲解。
2）初始化密钥生成器。输入密钥材料，调用kg的init()方法，初始化密钥产生器，并传递一个安全随机数作为参数输入。
3）生成对称密钥。调用密钥生成器kg的generateKey()方法产生密钥，返回值是SecretKey的一个对象。
4）提取对称密钥。使用SecretKey的getEncoded()方法，从密钥对象中提取密钥，并转换成字节数组。最后通过前面实践中的十六进制方法打印出来。
（2）完整代码实现如下
（3）代码结果输出
注意 ：因为随机数的原因，每次运行都会不同，所以读者的运行结果和本例输出肯定也不一样。如果读者想使用192位长的AES密钥，可以使用init()的重载方法，用第一个参数来指定长度。如kg.init（192，sr）。
根据商用密码应用安全性评估（以下简称“ 密评 ”）相关标准的要求，我国密码算法标准中推荐使用SM4对称密码算法，修改前面代码，将代码中的“AES”换成“SM4”，具体如下代码所示：
如果再次运行程序时，编译环境出现了如下错误提示：
说明项目中的BC代码库没有引用或者引用错误。请按前面第二种引用BC库的方法配置实践环境。然后在前面的代码中增加如下两行语句（标黑体的两句）：
最后，再次运行该代码应该可以顺利产生密钥了。
前面产生了对称密钥，读者肯定下一步想了解非对称密钥是如何产生的。像DSA、RSA、SM2等算法都是非对称的密码算法，它们的密钥都是 成对出现 的，一个是公钥另一个是私钥。下一个例子就是完整产生非对称密钥对keypair的实例。
使用对称密码算法生成的密钥的长度，决定了密钥空间大小，对其安全性也会有影响。著名的DES算法就是因为密钥长度只有56位，在计算机算力增长的今天是不安全的，所以才被AES算法所替代。对称密钥的随机性选择非常重要，所以在项目建设时鼓励使用专用的密码产品来产生密钥。但非对称算法的机制是基于数学难题解决机制，如RSA是大素数因式分解、SM2是椭圆曲线的离散对数。所以非对称密钥并没有随机性的要求，它是和 算法参数选择 密切相关的，选择了参数就等于决定了密钥，所以非对称密钥的长短和对称密钥也完全不同，读者千万不要横向比较。因为非对称密钥的选择和数学密切相关，所以其就需要数学上的计算和推导，因此非对称算法也称为 计算密集型 的算法。
与对称密钥生成不同，非对称密钥的生成不需要输入随机数因子，算法参数的选择由包装好的类内部完成，如素数的选择、曲线的选择等，可以直接使用而不用了解内部数学细节。
（1）实现步骤
1）构建密钥对生成器。调用KeyPairGenerator类的静态方法getInstance()来获得一个密码对生成器实例kpg。
2）初始化密钥对生成器。调用密码对生成器kpg的initialize()方法初始化1024位长度的密钥环境。
3）生成密钥对。调用密码对生成器kpg的genKeyPair()方法产生密钥对，返回KeyPair对象的一个实例keys。KeyPair对象有getPullic()和getPrivate()两个方法，很显然它们是获得密钥对的公钥对象和私钥对象。
4）提取密钥对。调用keys.getPullic()返回的是PublicKey对象，再调用该PublicKey对象的getEncoded()方法，返回一个字节数组，这个字节数组就是公钥。调用keys.getPrivate()返回的是PrivateKey对象，再调用该PrivateKey对象的getEncoded()方法，返回一个字节数组，这个字节数组就是私钥。最后使用十六进制的打印方法输出公、私钥。
（2）实现代码
（3）代码结果输出
从上面的展示可以看出，DSA的密钥对是 公钥长、私钥短 。也就是说验签慢，生成签名快。这也是DSA算法一直没有RSA使用次数多的原因之一。毕竟签名就一次，而验证签名可能会有很多次。
再次修改，把前面代码中的“DSA”换成“RSA”。而输出部分为了节省篇幅，只打印密钥长度，代码做如下修改：
再次运行代码，看看RSA的密钥对的情况，输出结果如下。
可以看出RSA密钥对和DSA正好相反， 公钥短、私钥长 。这样的公、私钥对于签名一次、频繁地验签将带来帮助。而且RSA基于大素数因式分解，易于理解和实现。所以目前大多数跨国的权威证书发布机构的证书多采用RSA算法。到目前读者可能有个疑惑，本例的RSA使用1024位长度来初始化，但是生成的两个密钥的长度都不是1024位，这是因为非对称RSA的1024不是指密钥长度，它是数学上两个大素数的乘积的模数，在第5章的非对称算法会具体进行介绍和分析，到时候读者再详细学习，这里只要明白公、私钥的长度情况即可。
有一个关键点需要提醒读者，在编者的密评工作中， 2048位以下的RSA密钥环境是被定为高风险项 的，如果读者发现有老系统还在使用短密钥，需要尽快整改。
我国密码算法标准中推荐使用的非对称密码算法是SM2算法。再次对本实例前面的代码进行修改。
代码前添加如下两行，添加引用BC的Provider库，SM2只在BC库中。
创建密钥对生成器的语句进行如下修改：
这里getInstance()静态方法有两个参数：“EC”表示使用椭圆曲线算法，“BC”表示使用BC库里的算法。
当然，SM2的椭圆曲线算法生成的密钥对素数域是256位的，它也不是密钥的长度，初始化语句把1024换成256，最终修改成如下所示。
再次运行程序，产生了SM2算法的密钥对，输出结果如下：
可看出SM2的密钥比RSA的要短，效率更高。而RSA的密钥长度2048是最低要求，根据目前的硬件算力，低于2048位的RSA密钥已经不推荐使用。所以使用SM2替代RSA是有优势的。而且商用密码应用安全性评估也有相关要求，除非是跨国等原因，否则都应该使用国家商用密码SM2或SM9算法。具体算法内容在第5章会详细介绍。
在前面小节非对称密钥生成中，介绍到它们是基于某个数学难题的，比如RSA基于因式分解，而密钥生成和素数的选择是密切相关的，这里的素数就是RSA算法的参数之一。密码算法依赖于很多底层数学方法和参数，而这些数学上的参数选择在Java中已经被完美地包装成了算法参数类，本小节就介绍算法参数类的使用。读者在生成密钥的同时可以把这些算法参数保存下来，以备后续调试使用，而且加密Cipher类也和参数类密切相关。
（1）实现代码
本段代码表面看有点复杂，实际上是三个算法参数的综合，第二行出现的类是AlgorithmParameterGenerator类。该类的静态方法getInstance()用来生成DSA非对称算法的参数实例。
接下来调用AlgorithmParameterGenerator类对象apg的init()方法，传递的参数是算法的模长度1024。
然后调用generateParameters()函数生成参数对象app，是AlgorithmParameters类的实例。
接下来的语句就是对参数进行编码，调用函数getEncoded()，生成字节数组，方便通信传递或者存储该参数。
最后通过println()进行屏幕输出。
关于对称密码参数部分的语句不复杂，其中调用init()方法时选择带有byte［］参数的重载方法，参数的长整数是经过ASN.1规范编码的结果值，可以查阅JDK文档进一步了解。
关于椭圆曲线算法的生成参数规范类ECGenParameterSpec，该类指定用于生成椭圆曲线（EC）域参数的参数集。使用标准（或预定义）名称stdName创建用于生成EC参数的参数规范，以便生成相应（预计算）椭圆曲线域参数。本处指定椭圆曲线称为secp256k1，如果读者不清楚这个曲线，那也应该听说过比特币这个概念，比特币采用的椭圆曲线算法就是secp256k1。其他可能常用的曲线还有secp256r1。
读者也不用记忆这些曲线名称，只要熟悉了程序的编写方法即可，到时候可以到网上查询各个曲线的标准名称。本书后面也会有这些曲线的进一步介绍。
本例程序如果不能完全理解也没关系，后面的算法加密、解密、签名、验签过程的实践，还会涉及这些参数的应用。本书学习完后再回头对应复习，应该就能完全理解了。
本例中的参数类AlgorithmParameters，在项目建设中意义很大，它通常用在Cipher类的init()方法中，作为第三个参数来构建一个密码算法实体类。
（2）输出结果
非对称密钥在使用中会有多种标准编码规范，需要对其进行规范和封装，本节将集中介绍密钥工厂与密钥封装的实现方法，具体如下。
为了解决大量对象创建的问题，引入简单工厂设计模式。将密钥的创建和使用分开，密钥工厂负责创建密钥，使用者直接调用即可。
（1）实现代码
实例中的KeyPairGenerator类，在前面的实践例子中已经出现，它用2048位进行了初始化，产生了安全的RSA密钥对。initialize()和generateKeyPair()两个方法分别初始化密钥环境和产生密钥对，较容易理解，此处不再解释。
PKCS8EncodedKeySpec类是私钥包装的规范类。用该规范，工厂可以生产出符合PKCS8标准要求的Key类的实例对象，此处仅在其构造函数中传递了密钥对的私钥字节数组。
密钥工厂类KeyFactory是设计模式的优秀典范，后面还会遇到算法工厂类。此处调用了KeyFactory的静态方法getInstance()来实例化该对象，参数就是算法名称“RSA”。
随后调用了工厂类的generatePrivate()方法，参数就是前面私钥包装过的规范类实例pkcs8，它返回Key对象的一个实例，这里是个私钥对象。
接下来两行很容易理解，私钥的getEncoded()方法将编码转换成字节数组，然后通过println()打印出十六进制标识的私钥。
公钥规范采用不同的规范类X509EncodedKeySpec，与前面的私钥类似，在构造函数中传递公钥的字节数组。
这里需要理解工厂设计模式的用意：工厂模式。它主要是用来实例化有共同接口的类，可以动态决定应该实例化哪一个类，也就是工厂可以生成很多种“产品”。此处密钥工厂准许根据给定的密钥规范（PKCS8EncodedKeySpec、X509EncodedKeySpec）构建不透明的密钥对象，或者用统一恰当的格式来表述底层的密钥材料。密钥工厂还可用于兼容密钥规范之间的转换。所以读者对该实例可以反复体会，对深入理解很有帮助。
（2）结果输出
