简单理解rsa的加密和签名-PHP实现

时间 2019-11-07

原文原文链接

咱们先动手在`linux`上生成一下`rsa`

Ps：openssl是一堆加密算法和安全协议的开源集合,像RSA,DES,MD5,RC4等等,都能在openssl里面找到源代码.php

用openssl指定生成test.key文件，其中包含公钥+私钥，1024为生成密钥长度linux

tb@tb:~/mimi$ openssl genrsa -out test.key 1024
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus
.++++++
....................................................++++++
e is 65537 (0x10001)

能够简单查看下，注意这里包括私钥+公钥android

vim test.key
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIICXQIBAAKBgQCpS7mxdU6svbDcs10qbq9f9t5D4yfqC1jLmZD3GDD4D/8TbNkf
vcYDvde6nyPRSxrnzl9YmZhJKlP2iCIwdwwmW6yulXZyvPurfN/1AJt4JYDxnN/q
u1bSG5DZMribLsR2dlfA5J0D6lQ7g40eSgp4D6UWy8ezLy6UWFQCrnUHEQIDAQAB
AoGAQCQeoKtvOWdNIPEb9T2mWFdx8oqXzsapx8nQ8K1LsFBvNe7hfHMsGLLOjzhI
G7223eiEm07mMaJF2XvOaEpSYX/qQ1LZRSdBrzCec1lcDbB95dcRg9NmgBuCpUxE
3SGYm3VB8rurfsrRUUYoIbjWz8qyuIGdMbaNkHG/CpnUYpkCQQDfWYDYtQ3DxCt+
JBoLfuCykk8+nIV12CIYb023naoR2s/aQQRk9BkGCkDrdOAgZAN3BGOHYseKAfTP
nARDzfiDAkEAwgtYfgCDTOfW5/kJK1lZO21CdCCZnePwGYmWDLPzNiJIn8k0U6Ig
9GmxG+0GKzY71XO8W3Nh18ilZbX9dYel2wJASQ+AJGNlc0pyZ7rrgiMo4YEWxwZw
adIfpRqTs6KxhVGseFqYU2W94cns3pjG0BGnSIF5BUp8t1pYeKkyg/OWfQJBAK1w
mq41IycQaoR5kfqPKDT32dgWc3gvDqKk2duM1KzkQ+meXAkM90u/VLDTURo6pYyK
oCdVoHTRQRUCcAQnNNUCQQCO/zDRaY+5ssjPqj77eJqWfAhtbSDRRw+NurmUSas1
FT1cD5nil+uT48bIRoC5nk/XWfvAvMg/Yw5bslGUNx7f
-----END RSA PRIVATE KEY-----

~
经过下面命令生成公钥出来ios

tb@tb:~/mimi$ openssl rsa -in test.key -pubout -out test_pub.key
writing RSA key

此时咱们有公钥test_pub.key和公钥+私钥test.key算法

tb@tb:~/mimi$ ls
test.key  test_pub.key

能够查看下公钥，短了点数据库

tb@tb:~/mimi$ vim test_pub.key 

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCpS7mxdU6svbDcs10qbq9f9t5D
4yfqC1jLmZD3GDD4D/8TbNkfvcYDvde6nyPRSxrnzl9YmZhJKlP2iCIwdwwmW6yu
lXZyvPurfN/1AJt4JYDxnN/qu1bSG5DZMribLsR2dlfA5J0D6lQ7g40eSgp4D6UW
y8ezLy6UWFQCrnUHEQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
tb@tb:~/mimi$

咱们为了测试，新建了一个`demo.php`

tb@tb:~/mimi$ cat demo.php 
<?php
    echo 'tb';
tb@tb:~/mimi$

咱们加密下demo.php,-in指定加密文件，-inkey 指定密钥，-pubin 意思用公钥加密-out输出文件vim

tb@tb:~/mimi$ openssl rsautl -encrypt -in demo.php -inkey test_pub.key  -pubin -out demo.en
tb@tb:~/mimi$ ls
demo.en  demo.php  test.key  test_pub.key

咱们看加密后的demo.php，彻底看不懂。。看来加密成功。安全

tb@tb:~/mimi$ cat demo.en
z0?!1I￠+i2?Y?    縏,°?¨IB?}?¤9§???stBI
             ??]〢sk膷j-???1日T-′.)
                                       J?qz+{°Qˉ3

tb@tb:~/mimi$

而后咱们须要把加密后的demo.php解密回来，-inkey指定解密文件，服务器

tb@tb:~/mimi$ openssl rsautl -decrypt -in demo.en -inkey test.key -out demo.cn

下面的demo.cn就是解密后的文件，app

tb@tb:~/mimi$ ls
demo.cn  demo.php  test_pub.key
demo.en  test.key
tb@tb:~/mimi$ cat demo.cn 
<?php
    echo 'tb';
tb@tb:~/mimi$

应用：

1、服务端/移动端（ios,android）加密：流程

一、生成rsa公钥，私钥
二、移动端保留私钥，经过http将公钥传输给服务端（如http，须要base64_e(d)ncode函数对，由于会有特殊字符）
三、服务端接受公钥后，用公钥把对称加密aes的key加密，
四、服务端把须要给移动端的数据data用对称加密算法aes 加密
五、服务端把加密的data和加密的aes key给移动端
六、移动端经过私钥把服务端用公钥加密的key解密，而后用aes解密data数据

可是这个怎么交互，怎么识别，包括怎么不影响传输效率，最小减轻服务器压力。本人尚未概念。。不知道支付宝啥的怎么作的。但愿大神指教

2、验证签名

1
发送方用一个hash算法对数据生成数据的摘要，而后用私钥对摘要进行签名，将此摘要和总体数据给接收方。接收方收到摘要和总体数据，用公钥解密，获得摘要。到此只能证实消息确实由发送方发出，可是怎么肯定中途有没有被篡改呢？

2
接收方在对消息进行文件hash，生成摘要，若是接收方生成的摘要和用公钥解密后的摘要相等。那么就证实了文件确实为发送方发送，并且没有被篡改。

3
简而言之：
一-->公钥加密，私钥解密。
二-->私钥签名，公钥验证。

EXAMPLE WITH PHP

<?php

 $private_key = "-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----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-----END RSA PRIVATE KEY-----";

$public_key = "-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCpS7mxdU6svbDcs10qbq9f9t5D
4yfqC1jLmZD3GDD4D/8TbNkfvcYDvde6nyPRSxrnzl9YmZhJKlP2iCIwdwwmW6yu
lXZyvPurfN/1AJt4JYDxnN/qu1bSG5DZMribLsR2dlfA5J0D6lQ7g40eSgp4D6UW
y8ezLy6UWFQCrnUHEQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----";


//获取全部支持算法，cipher 就是密码，算法计算的意思
$methods=openssl_get_cipher_methods();

// var_dump($methods);


$data="原始数据为: 用私钥加密origin data1";
$method="AES-128-CBC";

//经过私钥加密，生成$crypted;
openssl_private_encrypt($data, $crypted, $private_key);

// 因为php 进行openssl_public_encrypt 加密后返回的是二进制数据，须要对其返回的加密后的数据进行二进制16进制编码base64_encode才能够显示，$crypted为加密后的串
$crypted=base64_encode($crypted);

echo "私钥加密后的结果为:".$crypted."\n";

//相应的：加密后生产的16进制加密字符串须要进行base64_decode进行解密后在进行openssl_private_decrypt
$crypted=base64_decode($crypted);


openssl_public_decrypt($crypted, $decrypted , $public_key);

echo "用公钥解密的结果为".($decrypted)."\n";
echo"===================我是分割线==============\n";
$data="用公钥加密origin data2\n";
$method="AES-128-CBC";

//经过公钥加密，生成$crypted;
openssl_public_encrypt($data, $crypted, $public_key);

// 因为php 进行openssl_public_encrypt 加密后返回的是二进制数据，须要对其返回的加密后的数据进行二进制16进制编码base64_encode才能够显示，$crypted为加密后的串
$crypted=base64_encode($crypted);

echo "公钥加密后的结果为:".$crypted."\n";

//相应的：加密后生产的16进制加密字符串须要进行base64_decode进行解密后在进行openssl_private_decrypt
$crypted=base64_decode($crypted);


openssl_private_decrypt($crypted, $decrypted , $private_key);

echo "用私钥解密的结果为".($decrypted)."\n";

大php执行结果:

HELP

不知道具体参数有哪些，能够这样简单看一下。
openssl rsa --h
unknown option --h
rsa [options] <infile >outfile
where options are
-inform arg input format - one of DER NET PEM
-outform arg output format - one of DER NET PEM
-in arg input file
-sgckey Use IIS SGC key format
-passin arg input file pass phrase source
-out arg output file
-passout arg output file pass phrase source
-des encrypt PEM output with cbc des
-des3 encrypt PEM output with ede cbc des using 168 bit key
-seed encrypt PEM output with cbc seed
-aes128, -aes192, -aes256 encrypt PEM output with cbc aes
-camellia128, -camellia192, -camellia256 encrypt PEM output with cbc camellia
-text print the key in text
-noout don't print key out
-modulus print the RSA key modulus
-check verify key consistency
-pubin expect a public key in input file
-pubout output a public key
-engine e use engine e, possibly a hardware device.

2018-02-26补充

服务端生成一对非对称加密key ServerPublicKey ServerPrivateKey
app端编码中写入服务端告知的 ServerPublicKey，同时app端能够本身生成一对 AppPublicKey 和 AppPrivateKey
app1第一次请求服务端时，app端用ServerPublicKey 加密对称加密aes的 keyRandom (可每端同样，也能够彻底随机。如下称为aeskey)
，app1的硬件uuid，app1的publickey（须要base64），以及额外的这次消息的datamsg等自定义字段。
app2第一次请求服务端时，app端用ServerPublicKey 加密对称加密aes的 keyRandom (可每端同样，也能够彻底随机。如下称为aeskey)，app2的硬件uuid，app2的publickey（须要base64），以及额外的这次消息的datamsg等自定义字段。
服务端收到app各端的请求，用ServerPrivateKey能够解开每一个端的app1，app2的
aeskey,以及每一个app的uuid，AppPublicKey，能够存储再如下表中为之后验证（保证每一个uuid的key是同样的，若是不一样就异常错误）及做弊统计黑名单等工做

appuuid    AppPublicKey      aeskey

xxoo        asdfasd！#@       rrrr

ddeef        ujoi！@#！@￥      rrrr

至此第一次aeskey算是握手部分完成。这样的好处是只有反编译以后，才能拿到ServerPublicKey。

6.下次app再向服务端发送请求，将数据用约定好的（固然用如下5，6的步骤能够随机生成）aeskey加密，。

7.服务端用步骤4中的已知aeskey解密app端的发送过来的数据后，再用一样的aes能够解开便可。

8.另外服务端主动推送的时候，也能够用那个共有的aeskey加密后推送数据

若是要作到更好（有必要吗）：
从第5步应该这样：

5.客户端传递三个自定义字段：一个为用ServerPublicKey 加密的aeskey，另外一个为uuid，另外为真正的data

6，服务端用ServerPrivateKey能够解开uuid，而后去数据库中查到到每一个uuid对应的不一样aeskey，而后用这个数据aes去加密数据

另外若是须要验证一致性仍然能够用hash签名。