非对称加密

Posted 2020-10-17 布尔-

　　上一篇文章中讲到对称加密，客户端和服务端使用的都是同一个密钥key。这样存在一定安全风险，如果客户端如app被人逆向破解或反编译，那么密钥key就可能会被暴露。在这种情况我们就会想到非对称加密的方式，非对称加密更安全，但性能更低，大约为对称加密的1%，即如果对称加密需要花1s时间完成，那么同样方式使用非对称加密就需要100s的时间来完成。　

　　非对称加密要用到两个密钥，一个公钥(客户端拥有)，一个私钥(服务端拥有)。公钥是公开的，私钥是保密的。加密时客户端通过公钥进行加密，服务端接收到加密数据使用私钥进行解密。其流程如下:

　　

【RSA算法】

　　非对称加密中使用最广泛的算法是RSA算法，具体原理可参考阮一峰教程 RSA算法原理。

【命令行生成公钥和私钥】

　　1. 生成私钥，输入如下命令，对应目录下将生成 private.pem 私钥文件。1024表示加密强度。

openssl genrsa -out private.pem 1024

　　2. 生成公钥，如下命令，从中可以看出，公钥是从私钥中提取。

openssl rsa -in private.pem -out public.pem -outform PEM -pubout

　　3. 使用公钥加密(创建一个文件123.txt, 里面输入1234567内容)，加密生成文件为123.bin

openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey public.pem -in 123.txt -out 123.bin

　　4. 使用私钥进行解密，解密内容输出到dec.txt。

openssl rsautl -decrypt -inkey private.pem -in 123.bin -out dec.txt

【私钥转PCK#8】

　　在有些平台使用私钥解密时可能需要转换成PCK#8的私钥格式

　　1. openssl 敲回车

　　2. pkcs8 -topk8 -inform PEM -in private.pem -outform PEM -nocrypt -out private_key_pkcs8.pem

【数字证书】

　　上面讲到公钥放在客户端中相当于是公开的，也有些网站直接会提供一个公钥下载链接等。公钥公开有时候会被伪装，即中间人攻击。所以一般非对称加密会搭配证书进行使用。

　　数字证书就是对公钥进行数字签名，让别人无法伪造公钥。证书里面有很多信息，如姓名，组织，地址等，以及属于此人的公钥，并有认证机构施加的数字签名，只要看到公钥证书，我们就可以知道认证机构认证公钥的确属于此人。

　　1. 创建证书请求(要通过上面的私钥来先生成一个证书请求)，证书请求格式为 csr。

 openssl req -new -key private.pem -out rsacert.csr

　　输入上面命令后会要求输入一系列信息，姓名，地址，公司等，都可以跳过

　　2. 生成证书并签名，有效日期为100年，输出的 rsacert.crt 就是证书。

openssl x509 -req -days 36500 -in rsacert.csr -signkey private.pem -out rsacert.crt

　　3. 格式转换，在 ios 开发中要转换成der格式证书才可以使用

openssl x509 -outform der -in rsacert.crt -out rsacert.der

 

【前后端通信思路】

　　非对称加密放在前后端通信中可以有这样一种实现思路：有两对公钥和私钥，如公钥A，私钥A；公钥B，私钥B。服务端可以放私钥A，公钥B；前端可以放私钥B，公钥A。

　　前端发送请求给服务端时用公钥A加密，服务端接收到请求后用私钥A进行解密。服务端返回数据用公钥B加密，前端接收到返回值用私钥B进行解密。这样即使客户端被破解反编译，那么服务端的私钥也是无法被破解的。

【代码演示】

　　上一篇博客中用对称加密演示了请求通信的加解密，这里的代码加解密就不演示 http请求了。这里就只用 node.js 简单演示一下用公钥加密，用私钥解密。

　　1. 根据前面所讲的方法生成公钥和私钥，将公钥和私钥放入 node.js 工程中，如下：(这一步也可以不使用命令行生成，可以直接使用crypto库生成)

　　

　　2. 使用 crypto 加密解密如下

let crypto = require(\'crypto\');
let fs = require(\'fs\');

let privateKey = fs.readFileSync(\'./other/private.pem\').toString();
let publicKey = fs.readFileSync(\'./other/public.pem\').toString();

var data = "lijinshi嘿嘿哈哈";
var dataBuffer = new Buffer(data);

// 公钥加密
let encBuffer = crypto.publicEncrypt(publicKey, dataBuffer);
let encString = encBuffer.toString("base64");
console.log(encString);

// 私钥解密
let privateObj = {
  key: privateKey,
  passphrase: "",
  padding: crypto.constants.RSA_PKCS1_OAEP_PADDING
};
let decBuffer = crypto.privateDecrypt(privateObj, new Buffer(encString, \'base64\'));
console.log(decBuffer.toString());

　　3. 运行打印如下：

　　

　　4. 小补充，我在实验时发现填入其他填充模式会导致解密失败，这方面还有待研究。这里填的是 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING , 测试过程中发现每次加密的字符串都是不一样的，想起做 ios rsa 加密也出现过一样的现象，这都是填充模式不同引起的。每次加密生成的密文都不一样，但解密出的明文始终都一样。

【参考文献】

crypto翻译：http://wiki.jikexueyuan.com/project/iojs-api-doc/crypto.html

crypto官方教程：https://nodejs.org/api/crypto.html