对称密码的缺点
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）=
(mod n)
解密算法：m=D(c)=
(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)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) }
截图
源代码地址：https://gitee.com/frankyu365/gocrypto
目前是v1.0.5-alpha版本，测试中，遇见了个空指针panic，不太确定直接recover的思路是否正确。
参考
《现代密码学教程 谷利泽，杨义先等》
Go标准库-crypto/rsa
Go标准库-crypto/x509
Go标准库-encoding/pem
更多Go相关内容：Go-Golang学习总结笔记
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