保密通信进入计算机网络时代，传统密码体制逐渐暴露其固有的弱点，体现在密钥分发。通过前面的对称密码文章，可以看到需要双方知道密钥。问题在于我要给你发送秘密信息，没有安全的通道，发送信息前需要找到安全的通道告诉你密钥，然后再在不安全通道进行通信。问题是我既然找到了安全的通道，直接发送消息不就行了吗？当然，古代大部分是在线下约定好的，类似《悬崖之上》的密码本。

对称密码解决了密钥分发问题，可以在不安全通道发送密钥。当然，对称密码还有数字签名问题，后面数字签名相关的文章再说。

RSA概述

W.Diffie和Hellman发表了著名的文章《密码学的新方向》首次提出了公钥密码算法的思想。

公钥密码体制为密码学的发展提供了新的理论和技术思想，一方面公钥密码算法是建立在数学函数基础上的，而不是建立在字符或位方式的操作上的；另一方面公钥密码算法是以非对称的形式使用加密密钥和解密密钥，这两个密钥的使用对密钥管理、认证等都有着深刻的实际意义。可以说，公钥密码体制的出现在密码学发展史上是一次质的飞跃。

1978年，Rivest,Shamir和Adleman提出的RSA算法体现了公钥算法的思想，被认为是第一个安全的、实用的公钥密码算法。

RSA的理论基础是数论的欧拉定理，它的安全性依赖于大整数的素因子分解的困难性。

RSA密钥对生成算法

选取两个大素数p和q，两个数长度接近且相差较大。
计算n=p*q,9(n)=(p-1)(q-1)。
随机选取整数e，满足gcd(ee(n))=1。
计算d，满足d*e=1(mode(n)）。

注：p和q保密。e和n为公钥，d为私钥。

RSA加解密过程

加密算法：c=E(m）= m^e (mod n)

解密算法：m=D(c)= c^d (mod n)

RSA小结

第一个实用的公开密钥算法。
目前使用最多的一种公钥密码算法。
RSA的理论基础是数论的欧拉定理。
RSA的安全性依赖于大数的素因子分解的困难性。
密码分析者既不能证明也不能否定RSA的安全性。
既能用于加密也能用于数字签名。
目前密钥长度1024位是安全的。

RSA的Go实现

encoding/pem包

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

Decode函数会从输入里查找到下一个PEM格式的块（证书、私钥等）。它返回解码得到的Block和剩余未解码的数据。如果未发现PEM数据，返回(nil, data)。

crypto/x509包

func MarshalPKCS1PrivateKey(key *rsa.PrivateKey) []byte

MarshalPKCS1PrivateKey将rsa私钥序列化为ASN.1 PKCS#1 DER编码。

func MarshalPKIXPublicKey(pub interface{}) ([]byte, error)

MarshalPKIXPublicKey将公钥序列化为PKIX格式DER编码。

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

ParsePKIXPublicKey解析一个DER编码的公钥。这些公钥一般在以"BEGIN PUBLIC KEY"出现的PEM块中。

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

ParsePKCS1PrivateKey解析ASN.1 PKCS#1 DER编码的rsa私钥。

crypto/rsa包

func EncryptPKCS1v15(rand io.Reader, pub *PublicKey, msg []byte) (out []byte, err error)

EncryptPKCS1v15使用PKCS#1 v1.5规定的填充方案和RSA算法加密msg。信息不能超过((公共模数的长度)-11)字节。注意：使用本函数加密明文（而不是会话密钥）是危险的，请尽量在新协议中使用RSA OAEP。

func DecryptPKCS1v15(rand io.Reader, priv *PrivateKey, ciphertext []byte) (out []byte, err error)

DecryptPKCS1v15使用PKCS#1 v1.5规定的填充方案和RSA算法解密密文。如果random不是nil，函数会注意规避时间侧信道攻击。

生成RSA密钥对

使用rsa.GenerateKey生成私钥
使用x509.MarshalPKCS1PrivateKey序列化私钥为derText
使用pem.Block转为Block
使用pem.Encode写入文件
从私钥中获取公钥
使用x509.MarshalPKIXPublicKey序列化公钥为derStream
使用pem.Block转为Block
使用pem.Encode写入文件

func GenerateRsaKey(keySize int, dirPath string) error {
	privateKey,err := rsa.GenerateKey(rand.Reader,keySize)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	// x509
	derText :=x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)
	// pem Block
	block := &pem.Block{
		Type:"rsa private key",
		Bytes:derText,
	}
	// just joint, caller must let dirPath right
	file,err := os.Create(dirPath+"private.pem")
	defer file.Close()
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	err = pem.Encode(file,block)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	// get PublicKey from privateKey
	publicKey := privateKey.PublicKey
	derStream,err := x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	block = &pem.Block{
		Type:"rsa public key",
		Bytes:derStream,
	}
	file,err = os.Create(dirPath+"public.pem")
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	err = pem.Encode(file, block)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	return nil
}

加解密

加密

获取公钥
使用x509.ParsePKIXPublicKey解析公钥
使用rsa.EncryptPKCS1v15加密

func RsaEncrypt(plainText []byte,filePath string) ([]byte, error) {
	// get pem.Block
	block,err := util.GetKey(filePath)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	// X509
	publicInterface,err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	publicKey,flag := publicInterface.(*rsa.PublicKey)
	if flag == false{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,errors.RsatransError)
	}
	// encrypt
	cipherText, err := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, plainText)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	return cipherText,nil
}

解密

获取私钥
使用x509.ParsePKCS1PrivateKey解析私钥
使用rsa.DecryptPKCS1v15解密

func RsaDecrypt(cipherText []byte,filePath string) (plainText []byte,err error) {
	// get pem.Block
	block,err := util.GetKey(filePath)
	if err != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,err.Error())
	}
	// get privateKey
	privateKey, _ := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
	defer func() {
		if err2 := recover();err2 != nil{
			_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
			err = util.Error(file,line,errors.RsaNilError)
		}
	}()
	// get plainText use privateKey
	plainText, err3 := rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, cipherText)
	if err3 != nil{
		_, file, line, _ := runtime.Caller(0)
		return nil,util.Error(file,line+1,err3.Error())
	}
	return plainText,err
}

测试代码

func TestRsa(t *testing.T) {
	// 生成密钥对
	err := GenerateRsaKey(1024, "./")
	if err!=nil{
		fmt.Println(err)
	}
	// 测试加密
	plainText := []byte("hi, I'm lady_killer9")
	cipherText,err := RsaEncrypt(plainText,"./public.pem")
	if err!=nil{
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("加密后为:%s\\n",cipherText)
	// 测试解密
	plainText,err = RsaDecrypt(cipherText,"./private.pem")
	if err!=nil{
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("解密后为:%s\\n",plainText)
}