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1.RSA
RSA 是最常用的非对称加密算法，由 Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman 于1977 年在麻省理工学院工作时提出，RSA 是三者姓氏首字母的拼接。
它的基本原理涉及到数学中的大整数因数分解问题，即将一个大的合数（通常是一个极大数字）分解为其素数因子。RSA 算法的安全性基于这个问题的难解性，目前还没有高效的方法可以在合理的时间内分解大整数。
RSA 支持变长密钥非对称加密，需要加密的文件块的长度也是可变的。
2.Golang 实现 RSA
Golang 标准库在 crypto/rsa 包实现了 RSA。
下面将利用 Golang 标准库相演示 RSA 生成密钥、加密、解密、签名与验签等操作。
生成密钥
// GenRsaKey generates an PKCS#1 RSA keypair of the given bit size in PEM format.
func GenRsaKey(bits int) (prvkey, pubkey []byte, err error) {
// Generates private key.
privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, bits)
if err != nil {
return
}
derStream := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)
block := &pem.Block{
Type: "RSA PRIVATE KEY",
Bytes: derStream,
}
prvkey = pem.EncodeToMemory(block)
// Generates public key from private key.
publicKey := &privateKey.PublicKey
derPkix, err := x509.MarshalPKIXPublicKey(publicKey)
if err != nil {
return
}
block = &pem.Block{
Type: "RSA PUBLIC KEY",
Bytes: derPkix,
}
pubkey = pem.EncodeToMemory(block)
return
}
加密
RSA 是一个非对称加密算法，虽然私钥也可以用于加密数据，但因为公钥是对外的，所以加密数据的意义不大，因为知道公钥的所有人都能解密。
所以常见的做法是是用公钥加密数据，私钥解密数据。而私钥则用户签名，公钥用于验签。
// RsaEncrypt encrypts data using rsa public key.
func RsaEncrypt(pubkey, data []byte) ([]byte, error) {
block, _ := pem.Decode(pubkey)
if block == nil {
return nil, errors.New("decode public key error")
}
pub, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
if err != nil {
return nil, err
}
return rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, pub.(*rsa.PublicKey), data)
}
解密
// RsaDecrypt decrypts data using rsa private key.
func RsaDecrypt(prvkey, cipher []byte) ([]byte, error) {
block, _ := pem.Decode(prvkey)
if block == nil {
return nil, errors.New("decode private key error")
}
prv, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
if err != nil {
return nil, err
}
return rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, prv, cipher)
}
签名
// RsaSign signs using private key in PEM format.
func RsaSign(prvkey []byte, hash crypto.Hash, data []byte) ([]byte, error) {
block, _ := pem.Decode(prvkey)
if block == nil {
return nil, errors.New("decode private key error")
}
privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
if err != nil {
return nil, err
}
// MD5 and SHA1 are not supported as they are not secure.
var hashed []byte
switch hash {
case crypto.SHA224:
h := sha256.Sum224(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA256:
h := sha256.Sum256(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA384:
h := sha512.Sum384(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA512:
h := sha512.Sum512(data)
hashed = h[:]
}
return rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, hash, hashed)
}
验签
// RsaVerifySign verifies signature using public key in PEM format.
// A valid signature is indicated by returning a nil error.
func RsaVerifySign(pubkey []byte, hash crypto.Hash, data, sig []byte) error {
block, _ := pem.Decode(pubkey)
if block == nil {
return errors.New("decode public key error")
}
pub, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
if err != nil {
return err
}
// SHA1 and MD5 are not supported as they are not secure.
var hashed []byte
switch hash {
case crypto.SHA224:
h := sha256.Sum224(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA256:
h := sha256.Sum256(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA384:
h := sha512.Sum384(data)
hashed = h[:]
case crypto.SHA512:
h := sha512.Sum512(data)
hashed = h[:]
}
return rsa.VerifyPKCS1v15(pub.(*rsa.PublicKey), hash, hashed, sig)
}
3.dablelv/cyan
以上函数已放置 Golang 实用函数库 dablelv/cyan，欢迎大家 import 使用。
package main
import (
stdcrypto "crypto"
"fmt"
"github.com/dablelv/cyan/crypto"
)
func main() {
prvkey, pubkey, err := crypto.GenRsaKey(2048)
if err != nil {
panic(err)
}
data := []byte("foo")
// Encrypt data.
cipher, err := crypto.RsaEncrypt(pubkey, data)
if err != nil {
panic(err)
}
if len(cipher) != 2048/8 {
panic("cipher len not equal to key length")
}
// Decrypt data.
plain, err := crypto.RsaDecrypt(prvkey, cipher)
if err != nil {
panic(err)
}
if string(data) == string(plain) {
fmt.Printf("rsa encrypt and decrypt succeeded, data:%v plain:%v\n", string(data), string(plain))
}
// Using SHA256 to hash msg and then use rsa private key to sign.
sig, err := crypto.RsaSign(prvkey, stdcrypto.SHA256, data)
if err != nil {
panic(err)
}
if len(sig) != 2048/8 {
panic("signature len not equal to key length")
}
// Using public key to verify signature.
err = crypto.RsaVerifySign(pubkey, stdcrypto.SHA256, data, sig)
if err != nil {
panic(err)
}
fmt.Println("verify signature succeeded")
}
运行输出：
rsa encrypt and decrypt succeeded, data:foo plain:foo
verify signature succeeded