简单理解rsa的加密和签名-PHP实现

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牙小木木
    阅读 7 分钟
    4

    我们先动手在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.

    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

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

    可以简单查看下，注意这里包括私钥+公钥

    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-----

    ~
    通过下面命令生成公钥出来

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

    此时我们有公钥test_pub.key和公钥+私钥test.key

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

    可以查看下公钥，短了点

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

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

    我们为了测试，新建了一个demo.php 

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

    我们加密下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

    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

    我们看加密后的demo.php，完全看不懂。。看来加密成功。

    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$

    然后我们需要把加密后的demo.php解密回来，-inkey指定解密文件，

    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，

    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：

    一、服务端/移动端（ios,android）加密：流程

    1、生成rsa公钥，私钥
2、移动端保留私钥，通过http将公钥传输给服务端（如http，需要base64_e(d)ncode函数对，因为会有特殊字符）
3、服务端接受公钥后，用公钥把对称加密aes的key加密，
4、服务端把需要给移动端的数据data用对称加密算法aes 加密
5、服务端把加密的data和加密的aes key给移动端
6、移动端通过私钥把服务端用公钥加密的key解密，然后用aes解密data数据

    但是这个怎么交互，怎么识别，包括怎么不影响传输效率，最小减轻服务器压力。本人还没有概念。。不知道支付宝啥的怎么做的。希望大神指教

    二、验证签名

    1
    发送方用一个hash算法对数据生成数据的摘要，然后用私钥对摘要进行签名，将此摘要和整体数据给接收方。接收方收到摘要和整体数据，用公钥解密，得到摘要。到此只能证明消息确实由发送方发出，但是怎么确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，如果接收方生成的摘要和用公钥解密后的摘要相等。那么就证明了文件确实为发送方发送，而且没有被篡改。

    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-----";


//获取所有支持算法，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";

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

// 由于php 进行openssl_public_encrypt 加密后返回的是二进制数据，需要对其返回的加密后的数据进行二进制16进制编码base64_encode才可以显示，$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进制加密字符串需要进行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";

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

// 由于php 进行openssl_public_encrypt 加密后返回的是二进制数据，需要对其返回的加密后的数据进行二进制16进制编码base64_encode才可以显示，$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进制加密字符串需要进行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:

    图片描述

    HELP

    不知道具体参数有哪些，可以这样简单看一下。
    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

    1. 服务端生成一对非对称加密key ServerPublicKey ServerPrivateKey
    2. app端编码中写入服务端告知的 ServerPublicKey，同时app端可以自己生成一对 AppPublicKey 和 AppPrivateKey
    3. app1第一次请求服务端时，app端用ServerPublicKey 加密 对称加密aes的 keyRandom (可每端一样，也可以完全随机。以下称为aeskey)
      ，app1的硬件uuid，app1的publickey（需要base64） ，以及额外的此次消息的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 (可每端一样，也可以完全随机。以下称为aeskey)，app2的硬件uuid，app2的publickey（需要base64） ，以及额外的此次消息的datamsg等自定义字段。
    4. 服务端收到app各端的请求，用ServerPrivateKey可以解开每个端的app1，app2的
      aeskey,以及每个app的uuid，AppPublicKey，可以存储再以下表中为以后验证（保证每个uuid的key是一样的，如果不同就异常错误）及作弊统计黑名单等工作
    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之后，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（当然用以下5，6的步骤可以随机生成）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，再用同样的aes可以解开即可。

    8.另外服务端主动推送的时候，也可以用那个共有的aeskey加密后推送数据

    如果要做到更好（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，另一个为uuid，另外为真正的data

    6，服务端用ServerPrivateKey可以解开uuid，然后去数据库中查到到每个uuid对应的不同aeskey，然后用这个数据aes去加密数据

    另外如果需要验证一致性仍然可以用hash签名。

    rsaopenssl
    牙小木木
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    iamtb.cn

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