一篇搞定RSA加密与SHA签名|与Java完全同步

原创

wx63046db09e68a 2022-08-24 08:58:50 博主文章分类：算法模式 ©著作权

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基础知识

什么是RSA？
答：RSA是一种非对称加密算法，常用来对传输数据进行加密，配合上数字摘要算法，也可以进行文字签名。

RSA加密中padding？
答：padding即填充方式，由于RSA加密算法中要加密的明文是要比模数小的，padding就是通过一些填充方式来限制明文的长度。后面会详细介绍padding的几种模式以及分段加密。

加密和加签有什么区别？
答：加密：公钥放在客户端，并使用公钥对数据进行加密，服务端拿到数据后用私钥进行解密。
加签：私钥放在客户端，并使用私钥对数据进行加签，服务端拿到数据后用公钥进行验签。
前者完全为了加密；后者主要是为了防恶意攻击，防止别人模拟我们的客户端对我们的服务器进行攻击，导致服务器瘫痪。

基本原理

RSA使用“密钥对”对数据进行加密解密，在加密解密前需要先生存公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。
公钥(Public key): 用于加密数据. 用于公开, 一般存放在数据提供方, 例如iOS客户端。
私钥(Private key): 用于解密数据. 必须保密, 私钥泄露会造成安全问题。
iOS中的Security.framework提供了对RSA算法的支持，这种方式需要对密匙对进行处理, 根据public key生成证书, 通过private key生成p12格式的密匙。想想jave直接用字符串进行加密解密简单多了。(⊙o⊙)…

实战

证书生成

RSA加密这块公钥、私钥必不可少的。Apple是不支持直接使用字符串进行加密解密的，推荐使用p12文件。这边教大家去生成在加密中使用到的所有文件，并提供给Java使用，想当年这个公钥私钥搞了半天了。 %>_<%
生成模长为1024bit的私钥
openssl genrsa -out private_key.pem 1024
生成certification require file
openssl req -new -key private_key.pem -out rsaCertReq.csr
生成certification 并指定过期时间
openssl x509 -req -days3650-in rsaCertReq.csr -signkey private_key.pem -out rsaCert.crt
生成公钥供iOS使用
openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out public_key.der
生成私钥供iOS使用这边会让你输入密码，后期用到在生成secKeyRef的时候会用到这个密码
openssl pkcs12 -export -out private_key.p12 -inkey private_key.pem -in rsaCert.crt
生成pem结尾的公钥供Java使用
openssl rsa -in private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout
生成pem结尾的私钥供Java使用openssl pkcs8 -topk8 -in private_key.pem -out pkcs8_private_key.pem -nocrypt

以上所有的步骤都是在终端下完成的哦 (^__^)

生成公钥和私钥的secKeyRef

//根据你的p12文件生成私钥对应的SecKeyRef 这边返回若是nil 请检查你p12文件的生成步骤        


          - (SecKeyRef)getPrivateKeyRefrenceFromData:(NSData*)p12Data password:(NSString*)password {        


                   


          SecKeyRef privateKeyRef = NULL;        


          NSMutableDictionary * options = [[NSMutableDictionary alloc] init];        


          [options setObject: password forKey:(__bridge id)kSecImportExportPassphrase];        


          CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, 0, 0, NULL);        


          OSStatus securityError = SecPKCS12Import((__bridge CFDataRef) p12Data, (__bridge CFDictionaryRef)options, &items);        


          if          (securityError == noErr && CFArrayGetCount(items) > 0) {        


                   CFDictionaryRef identityDict = CFArrayGetValueAtIndex(items, 0);        


                   SecIdentityRef identityApp = (SecIdentityRef)CFDictionaryGetValue(identityDict, kSecImportItemIdentity);        


                   securityError = SecIdentityCopyPrivateKey(identityApp, &privateKeyRef);        


                   if          (securityError != noErr) {        


                   privateKeyRef = NULL;        


                   }        


          }        


          CFRelease(items);        


                   


          return          privateKeyRef;        


          }

//根据你的der文件公钥对应的SecKeyRef        


                   - (SecKeyRef)getPublicKeyRefrenceFromeData:    (NSData*)derData {        


                   


          SecCertificateRef myCertificate = SecCertificateCreateWithData(kCFAllocatorDefault, (__bridge CFDataRef)derData);        


          SecPolicyRef myPolicy = SecPolicyCreateBasicX509();        


          SecTrustRef myTrust;        


          OSStatus status = SecTrustCreateWithCertificates(myCertificate,myPolicy,&myTrust);        


          SecTrustResultType trustResult;        


          if          (status == noErr) {        


                   status = SecTrustEvaluate(myTrust, &trustResult);        


          }        


          SecKeyRef securityKey = SecTrustCopyPublicKey(myTrust);        


          CFRelease(myCertificate);        


          CFRelease(myPolicy);        


          CFRelease(myTrust);        


                   


          return          securityKey;        


          }

加密与解密

- (NSData*)rsaEncryptData:(NSData*)data {        


                   SecKeyRef key = [self getPublicKey];        


                   size_t cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(key);        


                   uint8_t *cipherBuffer = malloc(cipherBufferSize * sizeof(uint8_t));        


                   size_t blockSize = cipherBufferSize - 11;        


                   size_t blockCount = (size_t)ceil([data length] / (double)blockSize);        


                   NSMutableData *encryptedData = [[NSMutableData alloc] init];        


                   for          (int i=0; i<blockcount; i++) {     unsigned long buffersize =         " MIN(blockSize , [data length] - i * blockSize);"              nsdata *buffer =         " [data subdataWithRange:NSMakeRange(i * blockSize, bufferSize)];"              osstatus status =         " SecKeyEncrypt(key, kSecPaddingPKCS1, (const uint8_t *)[buffer bytes], [buffer length], cipherBuffer, &cipherBufferSize);"              =         ""              if          (status !=         " noErr) {"                  return          nil;=         ""              }=         ""              nsdata *encryptedbytes =         " [[NSData alloc] initWithBytes:(const void *)cipherBuffer length:cipherBufferSize];"              [encrypteddata appenddata:encryptedbytes];=         ""            if          (cipherbuffer){=         ""              free(cipherbuffer);=         ""            }=         ""            =         ""            return          encrypteddata;=         ""            }<=         ""           pre=         ""         ><p><strong>-</strong></p><p></p><pre class=         "brush:js;toolbar:false"         >- (NSData*)rsaDecryptData:(NSData*)data {        


          SecKeyRef key = [self getPrivatKey];        


                   


          size_t cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(key);        


          size_t blockSize = cipherBufferSize;        


          size_t blockCount = (size_t)ceil([data length] / (double)blockSize);        


                   


          NSMutableData *decryptedData = [[NSMutableData alloc] init];        


                   


          for          (int i = 0; i < blockCount; i++) {        


                   unsigned long bufferSize = MIN(blockSize , [data length] - i * blockSize);        


                   NSData *buffer = [data subdataWithRange:NSMakeRange(i * blockSize, bufferSize)];        


                   


                   size_t cipherLen = [buffer length];        


                   void *cipher = malloc(cipherLen);        


                   [buffer getBytes:cipher length:cipherLen];        


                   size_t plainLen = SecKeyGetBlockSize(key);        


                   void *plain = malloc(plainLen);        


                   


                   OSStatus status = SecKeyDecrypt(key, kSecPaddingPKCS1, cipher, cipherLen, plain, &plainLen);        


                   


                   if          (status != noErr) {        


                   return          nil;        


                   }        


                   


                   NSData *decryptedBytes = [[NSData alloc] initWithBytes:(const void *)plain length:plainLen];        


                   [decryptedData appendData:decryptedBytes];        


          }        


                   


          return          decryptedData;        


          }</pre><p></p><p><strong>RSA加密中的Padding</strong></p><p></p><ul class=         " list-paddingleft-2"         ><li><p>RSA_PKCS1_PADDING 填充模式，最常用的模式<br>要求: 输入：必须 比 RSA 钥模长(modulus) 短至少11个字节, 也就是　RSA_size(rsa) – 11 如果输入的明文过长，必须切割，然后填充。<br>输出：和modulus一样长<br>根据这个要求，对于1024bit的密钥，block length = 1024/8 – 11 = 117 字节</p></li><li><p>RSA_PKCS1_OAEP_PADDING<br>输入：RSA_size(rsa) – 41<br>输出：和modulus一样长</p></li><li><p>RSA_NO_PADDING　　不填充<br>输入：可以和RSA钥模长一样长，如果输入的明文过长，必须切割，　然后填充<br>输出：和modulus一样长</p></li></ul><p><strong>签名与验证</strong></p><p></p><pre class=         "brush:js;toolbar:false"         >         //对数据进行sha256签名        


                   - (NSData *)rsaSHA256SignData:(NSData *)plainData {        


                   SecKeyRef key = [self getPrivatKey];        


                   size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(key);        


                   uint8_t* signedHashBytes = malloc(signedHashBytesSize);        


                   memset(signedHashBytes, 0x0, signedHashBytesSize);        


                   size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;        


                   uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);        


                   if          (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {        


                   return          nil;        


          }        


                   SecKeyRawSign(key,        


                   kSecPaddingPKCS1SHA256,        


                   hashBytes,        


                   hashBytesSize,        


                   signedHashBytes,        


                   &signedHashBytesSize);        


                   NSData* signedHash = [NSData dataWithBytes:signedHashBytes        


                   length:(NSUInteger)signedHashBytesSize];        


                   if          (hashBytes)        


                   free(hashBytes);        


                   if          (signedHashBytes)        


                   free(signedHashBytes);        


                   return          signedHash;        


                   }</pre><p>-</p><pre class=         "brush:js;toolbar:false"         >               //这边对签名的数据进行验证 验签成功，则返回YES        


                   - (BOOL)rsaSHA256VerifyData:(NSData *)plainData     withSignature:(NSData *)signature {        


                   SecKeyRef key = [self getPublicKey];        


                   size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(key);        


                   const void* signedHashBytes = [signature bytes];        


                   size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;        


                   uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);        


                   if          (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {        


                   return          NO;        


                   }        


                   OSStatus status = SecKeyRawVerify(key,        


                   kSecPaddingPKCS1SHA256,        


                   hashBytes,        


                   hashBytesSize,        


                   signedHashBytes,        


                   signedHashBytesSize);        


                   return          status == errSecSuccess;        


                   }</pre><p>文章到此就结束了，希望这篇文章对大家有所帮助。想看demo的请点击：<a href=         "https://github.com/panxianyue/RSACryptor.git"           target=         "_blank"         >XYRSACryptor</a></p>        


                   </blockcount; i++) {>