SpringBoot 集成 PDFBox 实现电子签章

介绍

PDFBox 是一个开源的 Java 工具库，用于创建、操作和处理 PDF 文档。通过集成 PDFBox，SpringBoot 应用可以实现对 PDF 文件的电子签章功能。电子签章常用于合同、协议和其他需要验证真实性和完整性的文件中。

应用使用场景

• 法律合同：在各种法律合同中增加电子签章，以保证文档的合法性和防篡改性。
• 财务报表：为财务报表添加电子签章，提高其权威性。
• 政府文件：政府部门发布的通知或报告需要电子签章确保来源可靠。
• 教育证书：学生毕业证书或成绩单上的电子签章，防止伪造。

在实现电子签章功能时，可以使用一些现有的库和框架，如Python中的PyPDF2、reportlab和certifi等。以下是一些示例代码，展示如何为不同类型的文件添加电子签章。

1. 法律合同

from PyPDF2 import PdfFileWriter, PdfFileReader
from reportlab.pdfgen import canvas
from io import BytesIO

def add_signature(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text):
    packet = BytesIO()
    can = canvas.Canvas(packet)
    can.drawString(100, 100, signature_text)
    can.save()

    packet.seek(0)
    new_pdf = PdfFileReader(packet)
    existing_pdf = PdfFileReader(open(input_pdf_path, "rb"))
    output = PdfFileWriter()

    for i in range(existing_pdf.getNumPages()):
        page = existing_pdf.getPage(i)
        if i == 0:  # Add signature to the first page
            page.mergePage(new_pdf.getPage(0))
        output.addPage(page)

    with open(output_pdf_path, "wb") as outputStream:
        output.write(outputStream)

# 示例用法
add_signature('input_contract.pdf', 'output_contract_signed.pdf', '电子签章: Legal Signature')

2. 财务报表

def sign_financial_report(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text):
    add_signature(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text)

# 示例用法
sign_financial_report('financial_report.pdf', 'financial_report_signed.pdf', '电子签章: Finance Signature')

3. 政府文件

def sign_government_document(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text):
    add_signature(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text)

# 示例用法
sign_government_document('government_report.pdf', 'government_report_signed.pdf', '电子签章: Government Signature')

4. 教育证书

def sign_education_certificate(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text):
    add_signature(input_pdf_path, output_pdf_path, signature_text)

# 示例用法
sign_education_certificate('graduation_certificate.pdf', 'graduation_certificate_signed.pdf', '电子签章: Education Signature')

依赖安装

确保你已经安装了必要的依赖包：

pip install PyPDF2 reportlab

上面示例代码展示了如何为 PDF 文档添加电子签章。你可以根据不同文件的需求调整签章的位置和内容。此方法是基本的文本签章，对于更高安全性要求的应用场景，可以考虑集成数字签名技术。

原理解释

电子签章是利用数字签名技术对文件进行加密，以保证文件内容的完整性和真实性。通常，电子签章包含两个步骤：

1. 生成签章：利用私钥对文件进行签名。
2. 验证签章：利用公钥验证签名是否有效。

算法原理流程图

算法原理解释

1. 哈希函数：对PDF内容生成唯一的哈希值。
2. 私钥加密：使用签署者的私钥对哈希值进行加密，生成签名。
3. 附加签名：将生成的签名附加到 PDF 文件中。
4. 公钥验证：接收方使用签署者的公钥解密签名，并与重新计算的哈希值进行比较，确认文件没有被篡改。

实际应用代码示例实现

Maven 依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.pdfbox</groupId>
    <artifactId>pdfbox</artifactId>
    <version>2.0.24</version>
</dependency>

签章工具类

import org.apache.pdfbox.pdmodel.PDDocument;
import org.apache.pdfbox.pdmodel.interactive.digitalsignature.ExternalSigningSupport;
import org.apache.pdfbox.pdmodel.interactive.digitalsignature.PDSignature;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.security.KeyStore;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.cert.Certificate;
import java.util.Calendar;

public class PdfSigner {
    private final PrivateKey privateKey;
    private final Certificate certificate;

    public PdfSigner(String keyStorePath, String keyStorePassword, String alias) throws Exception {
        KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("PKCS12");
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(keyStorePath)) {
            keyStore.load(fis, keyStorePassword.toCharArray());
        }
        this.privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(alias, keyStorePassword.toCharArray());
        this.certificate = keyStore.getCertificate(alias);
    }

    public void signPdf(File pdfFile, File signedPdfFile) throws IOException {
        try (PDDocument document = PDDocument.load(pdfFile)) {
            PDSignature signature = new PDSignature();
            signature.setFilter(PDSignature.FILTER_ADOBE_PPKLITE);
            signature.setSubFilter(PDSignature.SUBFILTER_ADBE_PKCS7_DETACHED);
            signature.setSignDate(Calendar.getInstance());

            document.addSignature(signature);

            ExternalSigningSupport externalSigning = document.saveIncrementalForExternalSigning(null);
            byte[] hash = MessageDigest.getInstance("SHA256").digest(externalSigning.getContent());
            byte[] signatureBytes = signHash(hash);
            externalSigning.setSignature(signatureBytes);
        } catch (Exception e) {
            throw new IOException("Error signing PDF", e);
        }
    }

    private byte[] signHash(byte[] hash) throws Exception {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA256withRSA");
        signature.initSign(privateKey);
        signature.update(hash);
        return signature.sign();
    }
}

测试代码

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

import java.io.File;

@SpringBootTest
public class PdfSignerTest {

    @Value("${pdf.input}")
    private String inputPdfPath;

    @Value("${pdf.output}")
    private String outputPdfPath;

    @Value("${keystore.path}")
    private String keyStorePath;

    @Value("${keystore.password}")
    private String keyStorePassword;

    @Value("${keystore.alias}")
    private String keyStoreAlias;

    @Test
    public void testSignPdf() throws Exception {
        PdfSigner signer = new PdfSigner(keyStorePath, keyStorePassword, keyStoreAlias);
        signer.signPdf(new File(inputPdfPath), new File(outputPdfPath));
    }
}

部署场景

1. 准备环境：首先需要安装 Java 和 Maven，并配置好相关环境变量。
2. 获取证书：从可信任的 CA（如 VeriSign）获取签名证书，并将其存储在 PKCS12 格式的密钥库中。
3. 配置文件：在 application.properties 文件中指定 PDF 文件路径及密钥库信息。
4. 运行测试：执行单元测试来验证签章功能是否正常工作。

材料链接

• PDFBox 官方文档
• SpringBoot 官方文档
• Java Cryptography Architecture (JCA) Reference Guide

总结

通过集成 PDFBox，我们能够在 SpringBoot 应用中轻松实现 PDF 文件的电子签章。这一解决方案不仅提高了文件的安全性和可信度，同时也简化了在线文档管理的流程。

未来展望

未来，随着区块链技术的发展，可以考虑将电子签章与区块链结合，进一步提高签章的不可篡改性。此外，支持更多格式的电子签章和更强的加密算法也是一个值得探索的方向。