ECDH in Java

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28.03.2026

Wie bereits angekündigt werde ich in den nächsten Wochen einige Aspekte asymmetrischer Kryptographie beschreiben. Der vorliegende Artikel zeigt die Implementierung einer Diffie Hellman Ellipctic Curve (ECDH) Key exchange.

Ich werde den Code, den ich zur Illustration verwende sehr nahe an TLS halten, möchte aber auch gleich darauf hinweisen, dass eine Key Exchange natürlich keinerlei Authentifizierung beinhaltet - dafür muss man (und TLS tut das) andere Mechanismen einbinden.

Ich benutze zur Illustration Code aus meinen online verfügbaren Bibliotheken, die wiederum auf der Implementierung des BouncyCastle-Projekts beruhen): Zunächst erstellen wir ein Schlüsselpaar für den Empfänger, dessen Public Key an den Sender der Nachricht übermittelt wird:

public static KeyPair generateKeyPair(java.lang.String curve, java.lang.String alg)
{
    try
    {
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(alg);
        org.bouncycastle.asn1.x9.X9ECParameters ecParameters = 
            org.bouncycastle.crypto.ec.CustomNamedCurves.getByName(curve);
        org.bouncycastle.jce.spec.ECParameterSpec ecSpec = 
            new org.bouncycastle.jce.spec.ECParameterSpec(ecParameters.getCurve(), ecParameters.getG(),
            ecParameters.getN(), ecParameters.getH(), ecParameters.getSeed());
        keyPairGenerator.initialize(ecSpec, new SecureRandom());
        return keyPairGenerator.generateKeyPair();
    }
    catch (GeneralSecurityException var2)
    {
        throw new AssertionError(var2);
    }
}

Dieser Code wird für den Empfänger mit entsprechenden Parametern aufgerufen (natürlich nur, wenn nicht bereits entsprechendes Schlüsselmaterial vorliegt) - also zum Beispiel

java.security.KeyPair recvkeyPair=
    de.elbosso.util.security.Utilities.generateKeyPair("curve25519","ECDH");

Der Initiator der Key Exchange übermittelt seinen Public Key nun an den Kommunikationspartner und dieser erstellt daraus ein ephemeral Keypair:

public static java.security.KeyPair generateEphemerealKeyPair(ECKey recvpubKey) throws 
    InvalidAlgorithmParameterException, NoSuchAlgorithmException
{
    java.security.KeyPairGenerator keyPairGenerator = java.security.KeyPairGenerator.getInstance("ECDH");

    keyPairGenerator.initialize(recvpubKey.getParameters());
    java.security.KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

    return keyPair;
}

Der Private Key dieses Keypair wird zusammen mit dem öffentlichen des Empfängers bzw. Initiators dazu verwendet, das Shared Secret zu erstellen:

public static javax.crypto.SecretKey generateSharedSecret(
    java.security.PrivateKey privateKey, java.security.PublicKey publicKey) throws 
    NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException
{
    javax.crypto.KeyAgreement keyAgreement = javax.crypto.KeyAgreement.getInstance("ECDH");
    keyAgreement.init(privateKey);
    keyAgreement.doPhase(publicKey, true);

    javax.crypto.SecretKey key = keyAgreement.generateSecret("AES");
    return key;
}

Nun sendet der Kommunikationspartner seinen Public Key an den Initiator, der wiederum aus seinem eigenen Private Key und diesem Public Key ebenfalls das Shared Secret erzeugen kann. Dieses kann nun benutzt werden, um damit verschlüsselte Botschaften in beide Richtungen zu versenden:

Cipher dcipher = Cipher.getInstance("AES");
dcipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, shareedSecret);
byte[] ciphertext=dcipher.doFinal(message.getBytes());

Beziehungsweise:

Cipher dcipher = javax.crypto.Cipher.getInstance("AES");
dcipher.init(javax.crypto.Cipher.DECRYPT_MODE, shareedSecret);
byte[] clear = dcipher.doFinal(ciphertext);

.java

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Ich wünsche allen Lesern viel Spaß und hin und wieder einen kleinen AHA!-Effekt...

PS: Meine öffentlichen Codeberg-Repositories findet man hier.

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