GO 語言 RSA 加密解密

西北望msm66g9f 2021-08-21

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【導(dǎo)讀】什么是對稱加密,？Go 語言做對稱加密怎么做？本文作者從加密原理到代碼實現(xiàn)帶你上車,。

對稱加密中,，加密和解密使用相同的密鑰，因此必須向解密者配送密鑰,，即密鑰配送問題,。而非對稱加密中，由于加密和解密分別使用公鑰和私鑰,，而公鑰是公開的,，因此可以規(guī)避密鑰配送問題。非對稱加密算法,，也稱公鑰加密算法,。

1977 年，Ron Rivest,、Adi Shamir,、Leonard Adleman 三人在美國公布了一種公鑰加密算法，即 RSA 公鑰加密算法,。RSA 是目前最有影響力和最常用的公鑰加密算法,，可以說是公鑰加密算法的事實標(biāo)準(zhǔn)。

一,、RSA 加密原理

使用 M 和 C 分別表示明文和密文,，則 RSA 加密、解密過程如下：

其中 e,、n 的組合 (e, n) 即為公鑰,，d、n 的組合 (d, n) 即為私鑰,。當(dāng)然 e,、d、n 并非任意取值,，需要符合一定條件,，如下即為 e、d、n 的求解過程,。

生成密鑰對

e,、d、n 的求解過程,，也即生成密鑰對的過程,。涉及如下步驟：　　1、取兩個大質(zhì)數(shù)（也稱素數(shù)）p,、q,，n = pq?！　?,、取正整數(shù) e、d,，使得 ed mod (p-1)(q-1) = 1，也即：ed ≡ 1 mod (p-1)(q-1),?！　 和 d 是模 (p-1)(q-1) 的乘法逆元，僅當(dāng) e 與 (p-1)(q-1) 互質(zhì)時,，存在 d,。　　舉例驗證：　　1,、取 p,、q 分別為 13、17,，n = pq = 221,。　　2,、而 (p-1)(q-1) = 12x16 = 192,，取 e、d 分別為 13,、133,，有 13x133 mod 192 = 1　　取明文 M = 60，公鑰加密,、私鑰解密,，加密和解密過程分別如下：

RSA 加密原理證明過程

img

手動求解密鑰對中的 d

ed mod (p-1)(q-1) = 1，已知 e 和 (p-1)(q-1) 求 d,，即求 e 對模 (p-1)(q-1) 的乘法逆元,。　　如上面例子中，p,、q 為 13,、17，(p-1)(q-1)=192,，取 e=13,，求 13d mod 192 = 1 中的 d?！　?3d ≡ 1 (mod 192),，在右側(cè)添加 192 的倍數(shù)，使計算結(jié)果可以被 13 整除,?！　?3d ≡ 1 + 192x9 ≡ 13x133 (mod 192)，因此 d = 133　　其他計算方法有：費馬小定律,、擴展歐幾里得算法,、歐拉定理。

RSA 安全性

由于公鑰公開,，即 e,、n 公開?！　∫虼似平?RSA 私鑰,，即為已知 e、n 情況下求 d,?！　∫?ed mod (p-1)(q-1) = 1，且 n=pq,，因此該問題演變?yōu)椋簩?n 質(zhì)因數(shù)分解求 p,、q?！　∧壳耙驯蛔C明,，已知 e、n 求 d 和對 n 質(zhì)因數(shù)分解求 p,、q 兩者是等價的,。實際中 n 長度為 2048 位以上，而當(dāng) n>200 位時分解 n 是非常困難的,，因此 RSA 算法目前仍被認為是安全實用的,。

RSA 計時***和防范

RSA 解密的本質(zhì)是模冪運算，即：

其中 C 為密文,，(d,n) 為私鑰,，均為超過 1024 位的大數(shù)運算,，直接計算并不可行，因此最經(jīng)典的算法為蒙哥馬利算法,。而這種計算是比較是耗時的,，因此者可以觀察不同的輸入對應(yīng)的解密時間，通過分析推斷私鑰,，稱為計時,。而防范 RSA 計時的辦法，即在解密時加入隨機因素,，使得***者無法準(zhǔn)確獲取解密時間,。　　具體實現(xiàn)步驟如下：

img

二,、Go RSA 加密解密

1,、rsa 加解密，必然會去查 crypto/ras 這個包

Package rsa implements RSA encryption as specified in PKCS#1.

這是該包的說明：實現(xiàn) RSA 加密技術(shù),，基于 PKCS#1 規(guī)范,。

對于什么是 PKCS#1，可以查閱相關(guān)資料,。PKCS（公鑰密碼標(biāo)準(zhǔn)）,，而#1 就是 RSA 的標(biāo)準(zhǔn)?？梢圆榭矗篜KCS 系列簡介

從該包中函數(shù)的名稱，可以看到有兩對加解密的函數(shù),。

EncryptOAEP 和 DecryptOAEPEncryptPKCS1v15 和 DecryptPKCS1v15

這稱作加密方案,，詳細可以查看，PKCS #1 v2.1 RSA 算法標(biāo)準(zhǔn)

可見,，當(dāng)與其他語言交互時,，需要確定好使用哪種方案。

PublicKey 和 PrivateKey 兩個類型分別代表公鑰和私鑰,，關(guān)于這兩個類型中成員該怎么設(shè)置,，這涉及到 RSA 加密算法，本文中,，這兩個類型的實例通過解析文章開頭生成的密鑰得到,。

2、解析密鑰得到 PublicKey 和 PrivateKey 的實例

這個過程,，我也是花了好些時間（主要對各種加密的各種東東不熟）：怎么將 openssl 生成的密鑰文件解析到公鑰和私鑰實例呢,？

在 encoding/pem 包中，看到了—–BEGIN Type—–這樣的字樣,，這正好和 openssl 生成的密鑰形式差不多,，那就試試,。

在該包中，一個 block 代表的是 PEM 編碼的結(jié)構(gòu),，關(guān)于 PEM,，請查閱相關(guān)資料。我們要解析密鑰,，當(dāng)然用 Decode 方法：

func Decode(data []byte) (p *Block, rest []byte)

這樣便得到了一個 Block 的實例（指針）,。

解析來看 crypto/x509。為什么是 x509 呢,？這又涉及到一堆概念,。先不管這些，我也是看 encoding 和 crypto 這兩個包的子包摸索出來的,。在 x509 包中,，有一個函數(shù)：

func ParsePKIXPublicKey(derBytes []byte) (pub interface{}, err error)

從該函數(shù)的說明：ParsePKIXPublicKey parses a DER encoded public key. These values are typically found in PEM blocks with “BEGIN PUBLIC KEY”?？梢娺@就是解析 PublicKey 的,。另外，這里說到了 PEM,，可以上面的 encoding/pem 對了,。（PKIX 是啥東東，查看這里）

而解析私鑰的,，有好幾個方法,，從上面的介紹，我們知道,，RSA 是 PKCS#1,，剛好有一個方法：

func ParsePKCS1PrivateKey(der []byte) (key *rsa.PrivateKey, err error)

返回的就是 rsa.PrivateKey。

代碼實現(xiàn)：

package main
 
import (
 'crypto/rsa'
 'crypto/rand'
 'crypto/x509'
 'encoding/pem'
 'os'
 'fmt'
)
 
func RSAGenKey(bits int) error {
 /*
  生成私鑰
 */
 //1,、使用 RSA 中的 GenerateKey 方法生成私鑰
 privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, bits)
 if err != nil {
  return err
 }
 //2,、通過 X509 標(biāo)準(zhǔn)將得到的 RAS 私鑰序列化為：ASN.1 的 DER 編碼字符串
 privateStream := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)
 //3、將私鑰字符串設(shè)置到 pem 格式塊中
 block1 := pem.Block{
  Type:  'private key',
  Bytes: privateStream,
 }
 //4,、通過 pem 將設(shè)置的數(shù)據(jù)進行編碼,，并寫入磁盤文件
 fPrivate, err := os.Create('privateKey.pem')
 if err != nil {
  return err
 }
 defer fPrivate.Close()
 err = pem.Encode(fPrivate, &block1)
 if err != nil {
  return err
 }
 
 /*
 生成公鑰
 */
 publicKey:=privateKey.PublicKey
 publicStream,err:=x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)
 //publicStream:=x509.MarshalPKCS1PublicKey(&publicKey)
 block2:=pem.Block{
  Type:'public key',
  Bytes:publicStream,
 }
 fPublic,err:=os.Create('publicKey.pem')
 if err!=nil {
  return  err
 }
 defer fPublic.Close()
 pem.Encode(fPublic,&block2)
 return nil
}
//對數(shù)據(jù)進行加密操作
func  EncyptogRSA(src []byte,path string) (res []byte,err error) {
 //1. 獲取秘鑰（從本地磁盤讀取）
 f,err:=os.Open(path)
 if err!=nil {
  return
 }
 defer f.Close()
 fileInfo,_:=f.Stat()
 b:=make([]byte,fileInfo.Size())
 f.Read(b)
 // 2,、將得到的字符串解碼
 block,_:=pem.Decode(b)
 
 // 使用 X509 將解碼之后的數(shù)據(jù) 解析出來
 //x509.MarshalPKCS1PublicKey(block): 解析之后無法用,，所以采用以下方法：ParsePKIXPublicKey
 keyInit,err:=x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)  //對應(yīng)于生成秘鑰的 x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)
 //keyInit1,err:=x509.ParsePKCS1PublicKey(block.Bytes)
 if err!=nil {
  return
 }
 //4. 使用公鑰加密數(shù)據(jù)
 pubKey:=keyInit.(*rsa.PublicKey)
 res,err=rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader,pubKey,src)
 return
}
//對數(shù)據(jù)進行解密操作
func DecrptogRSA(src []byte,path string)(res []byte,err error)  {
 //1. 獲取秘鑰（從本地磁盤讀取）
 f,err:=os.Open(path)
 if err!=nil {
  return
 }
 defer f.Close()
 fileInfo,_:=f.Stat()
 b:=make([]byte,fileInfo.Size())
 f.Read(b)
 block,_:=pem.Decode(b)//解碼
 privateKey,err:=x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)//還原數(shù)據(jù)
 res,err=rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader,privateKey,src)
 return
}
func main() {
 //rsa.GenerateKey()
 err:=RSAGenKey(4096)
 if err!=nil {
  fmt.Println(err)
  return
 }
 fmt.Println('秘鑰生成成功,！')
 str:='山重水復(fù)疑無路,，柳暗花明又一村！'
 fmt.Println('加密之前的數(shù)據(jù)為：',string(str))
 data,err:=EncyptogRSA([]byte(str),'publicKey.pem')
 data,err=DecrptogRSA(data,'privateKey.pem')
 fmt.Println('加密之后的數(shù)據(jù)為：',string(data))
}

轉(zhuǎn)自：Wuman
wumansgy.github.io/2018/10/18/GO%E8%AF%AD%E8%A8%80RSA%E5%8A%A0%E5%AF%86%E8%A7%A3%E5%AF%86

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來自：西北望msm66g9f > 《培訓(xùn)》

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