Golang加密解密之RSA怎么用-创新互联
这篇文章将为大家详细讲解有关Golang加密解密之RSA怎么用,小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。
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RSA是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
RSA加密算法原理
学过算法的朋友都知道,计算机中的算法其实就是数学运算。所以,再讲解RSA加密算法之前,有必要了解一下一些必备的数学知识。我们就从数学知识开始讲解。
必备数学知识
RSA加密算法中,只用到素数、互质数、指数运算、模运算等几个简单的数学知识。所以,我们也需要了解这几个概念即可。
素数
素数又称质数,指在一个大于1的自然数中,除了1和此整数自身外,不能被其他自然数整除的数。这个概念,我们在上初中,甚至小学的时候都学过了,这里就不再过多解释了。
互质数
百度百科上的解释是:公因数只有1的两个数,叫做互质数。;维基百科上的解释是:互质,又称互素。若N个整数的大公因子是1,则称这N个整数互质。
常见的互质数判断方法主要有以下几种:
1、两个不同的质数一定是互质数。例如,2与7、13与19。
2、一个质数,另一个不为它的倍数,这两个数为互质数。例如,3与10、5与 26。
3、相邻的两个自然数是互质数。如 15与 16。
4、相邻的两个奇数是互质数。如 49与 51。
5、较大数是质数的两个数是互质数。如97与88。
6、小数是质数,大数不是小数的倍数的两个数是互质数。例如 7和 16。
7、2和任何奇数是互质数。例如2和87。
8、1不是质数也不是合数,它和任何一个自然数在一起都是互质数。如1和9908。
9、辗转相除法。
指数运算
指数运算又称乘方计算,计算结果称为幂。nm指将n自乘m次。把nm看作乘方的结果,叫做”n的m次幂”或”n的m次方”。其中,n称为“底数”,m称为“指数”。
模运算
模运算即求余运算。“模”是“Mod”的音译。和模运算紧密相关的一个概念是“同余”。数学上,当两个整数除以同一个正整数,若得相同余数,则二整数同余。
两个整数a,b,若它们除以正整数m所得的余数相等,则称a,b对于模m同余,记作: a ≡ b (mod m);
读作:a同余于b模m,或者,a与b关于模m同余。例如:26 ≡ 14 (mod 12)。
RSA加密算法
公钥与密钥的产生
假设Alice想要通过一个不可靠的媒体接收Bob的一条私人讯息。她可以用以下的方式来产生一个公钥和一个私钥:
1、随意选择两个大的质数p和q,p不等于q,计算N=pq。
2、根据欧拉函数,求得r = (p-1)(q-1)
3、选择一个小于 r 的整数 e,求得 e 关于模 r 的模反元素,命名为d。(模反元素存在,当且仅当e与r互质)
4、将 p 和 q 的记录销毁。
(N,e)是公钥,(N,d)是私钥。Alice将她的公钥(N,e)传给Bob,而将她的私钥(N,d)藏起来。
加密消息
假设Bob想给Alice送一个消息m,他知道Alice产生的N和e。他使用起先与Alice约好的格式将m转换为一个小于N的整数n,比如他可以将每一个字转换为这个字的Unicode码,然后将这些数字连在一起组成一个数字。假如他的信息非常长的话,他可以将这个信息分为几段,然后将每一段转换为n。用下面这个公式他可以将n加密为c:
ne ≡ c (mod N)
计算c并不复杂。Bob算出c后就可以将它传递给Alice。
解密消息
Alice得到Bob的消息c后就可以利用她的密钥d来解码。她可以用以下这个公式来将c转换为n:
cd ≡ n (mod N)
得到n后,她可以将原来的信息m重新复原。
解码的原理是:
cd ≡ n e·d(mod N)
以及ed ≡ 1 (mod p-1)
和ed ≡ 1 (mod q-1)。
由费马小定理可证明(因为p和q是质数)
n e·d ≡ n (mod p)
和 n e·d ≡ n (mod q)
这说明(因为p和q是不同的质数,所以p和q互质)
n e·d ≡ n (mod pq)
签名消息
RSA也可以用来为一个消息署名。假如甲想给乙传递一个署名的消息的话,那么她可以为她的消息计算一个散列值(Message digest),然后用她的密钥(private key)加密这个散列值并将这个“署名”加在消息的后面。这个消息只有用她的公钥才能被解密。乙获得这个消息后可以用甲的公钥解密这个散列值,然后将这个数据与他自己为这个消息计算的散列值相比较。假如两者相符的话,那么他就可以知道发信人持有甲的密钥,以及这个消息在传播路径上没有被篡改过。
Golang加密解密之RSA
在PHP中,很多功能经常是一个函数解决;而Go中的却不是。本文会通过PHP加密,Go解密;Go加密,PHP解密来学习Go的RSA相关的API。
该文讨论Go RSA加密解密。所有操作在linux下完成。
一、概要
这是一个非对称加密算法,一般通过公钥加密,私钥解密。
在加解密过程中,使用openssl生产密钥。执行如下操作:
1)创建私钥:
openssl genrsa -out private.pem 1024 //密钥长度,1024觉得不够安全的话可以用2048,但是代价也相应增大
2)创建公钥:
openssl rsa -in private.pem -pubout -out public.pem 这样便生产了密钥。
一般地,各个语言也会提供API,用于生成密钥。在Go中,可以查看encoding/pem
包和crypto/x509
包。
加密解密这块,涉及到很多标准,个人建议需要的时候临时学习一下。
二、Go RSA加密解密
1、rsa加解密,必然会去查crypto/ras
这个包
Package rsa implements RSA encryption as specified in PKCS#1.
这是该包的说明:实现RSA加密技术,基于PKCS#1规范。
对于什么是PKCS#1,可以查阅相关资料。PKCS(公钥密码标准),而#1就是RSA的标准。可以查看:PKCS系列简介
从该包中函数的名称,可以看到有两对加解密的函数。
EncryptOAEP和DecryptOAEP EncryptPKCS1v15和DecryptPKCS1v15
这称作加密方案,详细可以查看,PKCS #1 v2.1 RSA 算法标准
可见,当与其他语言交互时,需要确定好使用哪种方案。
PublicKey和PrivateKey两个类型分别代表公钥和私钥,关于这两个类型中成员该怎么设置,这涉及到RSA加密算法,本文中,这两个类型的实例通过解析文章开头生成的密钥得到。
2、解析密钥得到PublicKey和PrivateKey的实例
这个过程,我也是花了好些时间(主要对各种加密的各种东东不熟):怎么将openssl生成的密钥文件解析到公钥和私钥实例呢?
在encoding/pem
包中,看到了—–BEGIN Type—–这样的字样,这正好和openssl生成的密钥形式差不多,那就试试。
在该包中,一个block代表的是PEM编码的结构,关于PEM,请查阅相关资料。我们要解析密钥,当然用Decode方法:
func Decode(data []byte) (p *Block, rest []byte)
这样便得到了一个Block的实例(指针)。
解析来看crypto/x509
。为什么是x509呢?这又涉及到一堆概念。先不管这些,我也是看encoding和crypto这两个包的子包摸索出来的。
在x509包中,有一个函数:
func ParsePKIXPublicKey(derBytes []byte) (pub interface{}, err error)
从该函数的说明:ParsePKIXPublicKey parses a DER encoded public key. These values are typically found in PEM blocks with “BEGIN PUBLIC KEY”。可见这就是解析PublicKey的。另外,这里说到了PEM,可以上面的encoding/pem对了。
而解析私钥的,有好几个方法,从上面的介绍,我们知道,RSA是PKCS#1,刚好有一个方法:
func ParsePKCS1PrivateKey(der []byte) (key *rsa.PrivateKey, err error)
返回的就是rsa.PrivateKey。
3、解密解密实现
通过上面的介绍,Go中RSA的解密解密实现就不难了。代码如下:
// 加密
func RsaEncrypt(origData []byte) ([]byte, error) { block, _ := pem.Decode(publicKey) if block == nil { return nil, errors.New("public key error") } pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes) if err != nil { return nil, err } pub := pubInterface.(*rsa.PublicKey) return rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, pub, origData) }
// 解密
func RsaDecrypt(ciphertext []byte) ([]byte, error) { block, _ := pem.Decode(privateKey) if block == nil { return nil, errors.New("private key error!") } priv, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes) if err != nil { return nil, err } return rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, priv, ciphertext) }
其中,publicKey和privateKey是openssl生成的密钥,我生成的如下:
// 公钥和私钥可以从文件中读取
var privateKey = []byte(` -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIICXQIBAAKBgQDZsfv1qscqYdy4vY+P4e3cAtmvppXQcRvrF1cB4drkv0haU24Y 7m5qYtT52Kr539RdbKKdLAM6s20lWy7+5C0DgacdwYWd/7PeCELyEipZJL07Vro7 Ate8Bfjya+wltGK9+XNUIHiumUKULW4KDx21+1NLAUeJ6PeW+DAkmJWF6QIDAQAB AoGBAJlNxenTQj6OfCl9FMR2jlMJjtMrtQT9InQEE7m3m7bLHeC+MCJOhmNVBjaM ZpthDORdxIZ6oCuOf6Z2+Dl35lntGFh6J7S34UP2BWzF1IyyQfySCNexGNHKT1G1 XKQtHmtc2gWWthEg+S6ciIyw2IGrrP2Rke81vYHExPrexf0hAkEA9Izb0MiYsMCB /jemLJB0Lb3Y/B8xjGjQFFBQT7bmwBVjvZWZVpnMnXi9sWGdgUpxsCuAIROXjZ40 IRZ2C9EouwJBAOPjPvV8Sgw4vaseOqlJvSq/C/pIFx6RVznDGlc8bRg7SgTPpjHG 4G+M3mVgpCX1a/EU1mB+fhiJ2LAZ/pTtY6sCQGaW9NwIWu3DRIVGCSMm0mYh/3X9 DAcwLSJoctiODQ1Fq9rreDE5QfpJnaJdJfsIJNtX1F+L3YceeBXtW0Ynz2MCQBI8 9KP274Is5FkWkUFNKnuKUK4WKOuEXEO+LpR+vIhs7k6WQ8nGDd4/mujoJBr5mkrw DPwqA3N5TMNDQVGv8gMCQQCaKGJgWYgvo3/milFfImbp+m7/Y3vCptarldXrYQWO AQjxwc71ZGBFDITYvdgJM1MTqc8xQek1FXn1vfpy2c6O -----END RSA PRIVATE KEY----- `) var publicKey = []byte(` -----BEGIN PUBLIC KEY----- MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDZsfv1qscqYdy4vY+P4e3cAtmv ppXQcRvrF1cB4drkv0haU24Y7m5qYtT52Kr539RdbKKdLAM6s20lWy7+5C0Dgacd wYWd/7PeCELyEipZJL07Vro7Ate8Bfjya+wltGK9+XNUIHiumUKULW4KDx21+1NL AUeJ6PeW+DAkmJWF6QIDAQAB -----END PUBLIC KEY----- `)
4、使用例子
package main import ( "fmt" ) func main() { data, err := RsaEncrypt([]byte("git@github.com/mrkt")) if err != nil { panic(err) } origData, err := RsaDecrypt(data) if err != nil { panic(err) } fmt.Println(string(origData)) }
该例子是加密完git@github.com/mrkt
后立马解密
三、跨语言加解密
语言内部正常,还得看看和其他语言是否一致,即:其他语言加密,Go语言得正确解密;Go语言加密,其他语言正确解密
1、PHP RSA加解密
这里,我选择PHP,使用的是openssl扩展。PHP中加解密很简单,如下两个方法(这里只考虑用公钥加密,私钥解密):
bool openssl_public_encrypt ( string $data , string &$crypted , mixed $key [, int $padding = OPENSSL_PKCS1_PADDING ] ) bool openssl_private_decrypt ( string $data , string &$decrypted , mixed $key [, int $padding = OPENSSL_PKCS1_PADDING ] )
最后一个参数是加密方案(补齐方式)。由于Go中使用的是PKCS1而不是OAEP,所以,使用默认值即可。
PHP代码如下:
$privateKey = '-----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIICXQIBAAKBgQDZsfv1qscqYdy4vY+P4e3cAtmvppXQcRvrF1cB4drkv0haU24Y 7m5qYtT52Kr539RdbKKdLAM6s20lWy7+5C0DgacdwYWd/7PeCELyEipZJL07Vro7 Ate8Bfjya+wltGK9+XNUIHiumUKULW4KDx21+1NLAUeJ6PeW+DAkmJWF6QIDAQAB AoGBAJlNxenTQj6OfCl9FMR2jlMJjtMrtQT9InQEE7m3m7bLHeC+MCJOhmNVBjaM ZpthDORdxIZ6oCuOf6Z2+Dl35lntGFh6J7S34UP2BWzF1IyyQfySCNexGNHKT1G1 XKQtHmtc2gWWthEg+S6ciIyw2IGrrP2Rke81vYHExPrexf0hAkEA9Izb0MiYsMCB /jemLJB0Lb3Y/B8xjGjQFFBQT7bmwBVjvZWZVpnMnXi9sWGdgUpxsCuAIROXjZ40 IRZ2C9EouwJBAOPjPvV8Sgw4vaseOqlJvSq/C/pIFx6RVznDGlc8bRg7SgTPpjHG 4G+M3mVgpCX1a/EU1mB+fhiJ2LAZ/pTtY6sCQGaW9NwIWu3DRIVGCSMm0mYh/3X9 DAcwLSJoctiODQ1Fq9rreDE5QfpJnaJdJfsIJNtX1F+L3YceeBXtW0Ynz2MCQBI8 9KP274Is5FkWkUFNKnuKUK4WKOuEXEO+LpR+vIhs7k6WQ8nGDd4/mujoJBr5mkrw DPwqA3N5TMNDQVGv8gMCQQCaKGJgWYgvo3/milFfImbp+m7/Y3vCptarldXrYQWO AQjxwc71ZGBFDITYvdgJM1MTqc8xQek1FXn1vfpy2c6O -----END RSA PRIVATE KEY-----'; $publicKey = '-----BEGIN PUBLIC KEY----- MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDZsfv1qscqYdy4vY+P4e3cAtmv ppXQcRvrF1cB4drkv0haU24Y7m5qYtT52Kr539RdbKKdLAM6s20lWy7+5C0Dgacd wYWd/7PeCELyEipZJL07Vro7Ate8Bfjya+wltGK9+XNUIHiumUKULW4KDx21+1NL AUeJ6PeW+DAkmJWF6QIDAQAB -----END PUBLIC KEY-----'; function rsaEncrypt($data) { global $publicKey; openssl_public_encrypt($data, $crypted, $publicKey); return $crypted; } function rsaDecrypt($data) { global $privateKey; openssl_private_decrypt($data, $decrypted, $privateKey); return $decrypted; } function main() { $crypted = rsaEncrypt("git@github.com/mrk"); $decrypted = rsaDecrypt($crypted); echo "encrypt and decrypt:" . $decrypted; }
main();
这里也是用PHP加解密git@github.com/mrkt
2、Go和PHP一起工作
这里要注意的一点是,由于加密后是字节流,直接输出查看会乱码,因此,为了便于语言直接加解密,这里将加密之后的数据进行base64编码。
3、使用
示例中,php和Go版本都支持-d参数传入加密好的字符串,将其解密;不传时,会输出加密好并base64编码的串,可用于其他语言解密。
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