RSA 简介及 C# 和 js 实现【加密知多少系列】 |
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RSA 简介及 C# 和 js 实现【加密知多少系列】
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本文首先简单介绍了 RSA 的特点，然后再通过两种实现进行了实践，提供的实现代码均已经过验证。
〇、简介
谈及 RSA 加密算法，我们就需要先了解下这两个专业名词，对称加密和非对称加密。 对称加密：在同一密钥的加持下，发送方将未加密的原文，通过算法加密成密文；相对的接收方通过算法将密文解密出来原文的过程，就是对称加密算法。 非对称加密的代表算法是 RSA 算法，其是目前最有影响力的公钥加密算法，并且被普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。本文也将做专门介绍。 RSA 公钥加密算法是 1977 年由 Ron Rivest、Adi Shamirh 和 Len Adleman 在美国麻省理工学院开发的，RSA 取名来自开发他们三者的名字。 RSA 是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被 ISO 推荐为公钥数据加密标准。 RSA 公开密钥密码体制的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。 强大的加密算法也存在一些缺点： 产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一密（密钥只能使用一次，永远不对其它消息重复使用）。 分组长度太大，为保证安全性，n 至少也要 600bits 以上，使运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级；且随着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化。目前，SET(Secure Electronic Transaction) 协议中要求 CA 采用 2048bits 长的密钥，其他实体使用 1024bits 的密钥。 RSA 密钥长度随着保密级别提高，增加很快。同样的明文经 RSA 公钥加密后的结果，每次都不同。下面简单说明一下： 不管是使用RSA私钥进行签名还是公钥进行加密，操作中都需要对待处理的数据先进行填充，然后再对填充后的数据进行加密处理。 EB = 00 || BT || PS || 00 || D D: data （指待处理数据，即填充前的原始数据） PS: padding string （填充字符串） BT: block type （数据块类型） EB: encryption block （待加密的数据块，经过填充后结果） ||: 表示连接操作 （X||Y 表示将 X 和 Y 的内容连接到一起）"填充后数据" = "00" + "数据块类型" + "填充字符串" + "00" + "原始数据" 对私钥处理的数据，BT 取值为 00 或 01： BT 取值为 00 时，PS 为全 00 的字符串； BT 取值为 01 时，PS 为全 FF 的字符串，通过填充得到的整数会足够大，可以阻止某些攻击，因此也是推荐的填充方式。针对公钥处理的数据，BT 取值为 02： 使用伪随机的 16 进制字符串填充 PS，而且每次操作进行填充的伪随机书都是独立的。可见，针对公钥处理的数据，其填充内容为伪随机（限制范围的随机数）的 16 进制字符串，每次操作的填充内容都不一样。因此每次使用公钥加密数据得到的结果就不一样了。 参考：为什么RSA公钥每次加密得到的结果都不一样？ 通俗易懂的对称加密与非对称加密原理浅析 一、C# 语言实现首先需要安装一个包：BouncyCastle.NetCore。 注意：检验密文是的选项可参考以下值，Hash：SHA-256；MGFHash：SHA-256；填充模式：ENCRYPTION_PKCS1。 // 测试 RsaSecretKey rSASecretKey = SecurityRSA.GenerateRsaSecretKey(1024); // 密钥示例：（每次结果都不同） // 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 // MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC/MZdslY47dA0cyTIau1mazj/vFYr7n/lLdwMboSqIg+skBq4Myy0M+7UN9FrrnA4MwCA54RQssZMnTJK6RqXdbDf3fBdp/FROM4/U7rNnhWEGXikr8NXyg1orsto9sjTh48ilLQC3l+FDVYos0UYCuNO7/OKK0JPOtO1H836xrQIDAQAB string jiamih = SecurityRSA.RsaEncrypt(rSASecretKey.PublicKey, "TestString测试"); // 加密后 Base64 编码结果示例：（每次结果都不同） // Mync8QBZFLx30wYAOjsiO2+GYdI0pVABDPJ7S/eBSt6+PNVkmSGudEXIDUWBWu4kWwpbTeKpolQCOR+O060eZWD6bFCRovX4AHQAodqGyT/9Q1b0u2YgWhyV1NeaJebm+3QZp9HjMHFzRjoBiGv/v3CEF2I/1SiKz0yfpLGwlwg= string jiemih = SecurityRSA.RsaDecrypt(rSASecretKey.PrivateKey, jiamih); /// /// RSA 密钥生成及加解密 /// public class SecurityRSA { /// /// RSA 加密 /// /// /// /// public static string RsaEncrypt(string xmlpublickey, string content) { string encryptedcontent = string.Empty; using (RSACryptoServiceProvider rSACryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider()) { rSACryptoServiceProvider.FromXmlString(RSAPublicKeyBase64ToXml(xmlpublickey)); byte[] encrypteddata = rSACryptoServiceProvider.Encrypt(Encoding.Default.GetBytes(content), false); encryptedcontent = Convert.ToBase64String(encrypteddata); } return encryptedcontent; } /// /// RSA 解密 /// /// /// /// public static string RsaDecrypt(string xmlprivatekey, string content) { string decryptedcontent = string.Empty; using (RSACryptoServiceProvider rSACryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider()) { rSACryptoServiceProvider.FromXmlString(RSAPrivateKeyBase64ToXml(xmlprivatekey)); byte[] decryptedData = rSACryptoServiceProvider.Decrypt(Convert.FromBase64String(content), false); decryptedcontent = Encoding.GetEncoding("UTF-8").GetString(decryptedData); } return decryptedcontent; } /// /// 生成 RSA 公钥和私钥 /// /// 目前 SET（Secure Electronic Transaction）协议中要求 CA 采用 2048bits 长的密钥，其他实体使用 1024bits 的密钥 /// public static RsaSecretKey GenerateRsaSecretKey(int keysize) { RsaSecretKey rSASecretKey = new RsaSecretKey(); using (RSACryptoServiceProvider rSACryptoServiceProvider = new RSACryptoServiceProvider(keysize)) { rSASecretKey.PrivateKey = RSAPrivateKeyXmlToBase64(rSACryptoServiceProvider.ToXmlString(true)); rSASecretKey.PublicKey = RSAPublicKeyXmlToBase64(rSACryptoServiceProvider.ToXmlString(false)); } return rSASecretKey; } /// /// XML 字符串转 Base64 编码的字符串（公钥） /// /// /// public static string RSAPublicKeyXmlToBase64(string publicKey) { XmlDocument doc = new XmlDocument(); doc.LoadXml(publicKey); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger m = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Modulus")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger p = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Exponent")[0].InnerText)); RsaKeyParameters pub = new RsaKeyParameters(false, m, p); SubjectPublicKeyInfo publicKeyInfo = SubjectPublicKeyInfoFactory.CreateSubjectPublicKeyInfo(pub); byte[] serializedPublicBytes = publicKeyInfo.ToAsn1Object().GetDerEncoded(); return Convert.ToBase64String(serializedPublicBytes); } /// /// XML 字符串转 Base64 编码的字符串（私钥） /// /// /// public static string RSAPrivateKeyXmlToBase64(string privateKey) { XmlDocument doc = new XmlDocument(); doc.LoadXml(privateKey); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger m = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Modulus")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger exp = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Exponent")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger d = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("D")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger p = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("P")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger q = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Q")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger dp = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("DP")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger dq = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("DQ")[0].InnerText)); Org.BouncyCastle.Math.BigInteger qinv = new Org.BouncyCastle.Math.BigInteger(1, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("InverseQ")[0].InnerText)); RsaPrivateCrtKeyParameters privateKeyParam = new RsaPrivateCrtKeyParameters(m, exp, d, p, q, dp, dq, qinv); PrivateKeyInfo privateKeyInfo = PrivateKeyInfoFactory.CreatePrivateKeyInfo(privateKeyParam); byte[] serializedPrivateBytes = privateKeyInfo.ToAsn1Object().GetEncoded(); return Convert.ToBase64String(serializedPrivateBytes); } /// /// Base64 编码字符串转 XML 字符串（私钥） /// /// /// public static string RSAPrivateKeyBase64ToXml(string privateKey) { RsaPrivateCrtKeyParameters privateKeyParam = (RsaPrivateCrtKeyParameters)PrivateKeyFactory.CreateKey(Convert.FromBase64String(privateKey)); return string.Format("{0}{1}{2} {3}{4}{5}{6}{7}", Convert.ToBase64String(privateKeyParam.Modulus.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.PublicExponent.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.P.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.Q.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.DP.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.DQ.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.QInv.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(privateKeyParam.Exponent.ToByteArrayUnsigned())); } /// /// Base64 编码字符串转 XML 字符串（公钥） /// /// /// public static string RSAPublicKeyBase64ToXml(string publicKey) { RsaKeyParameters publicKeyParam = (RsaKeyParameters)PublicKeyFactory.CreateKey(Convert.FromBase64String(publicKey)); return string.Format("{0}{1}", Convert.ToBase64String(publicKeyParam.Modulus.ToByteArrayUnsigned()), Convert.ToBase64String(publicKeyParam.Exponent.ToByteArrayUnsigned())); } } /// /// RSA 密钥类 /// public class RsaSecretKey { public RsaSecretKey(string privatekey = "", string publickey = "") { PrivateKey = privatekey; PublicKey = publickey; } public string PublicKey { get; set; } public string PrivateKey { get; set; } public override string ToString() { return string.Format( "PrivateKey: {0}\r\nPublicKey: {1}", PrivateKey, PublicKey); } }参考：C#的秘钥跟JAVA的密钥区别 二、js 语言实现本示例采用引入开源的 js 库：JSEncrypt，来实现 RSA 的加解密。另外暂不建议在前端生成密钥，本示例也无示例。 // 先引入 js 库 // npm 方式引入 npm install encryptjs --save-dev // 调用方法 message() 查看测试结果 function message() { var publickey = 'MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC/MZdslY47dA0cyTIau1mazj/vFYr7n/lLdwMboSqIg+skBq4Myy0M+7UN9FrrnA4MwCA54RQssZMnTJK6RqXdbDf3fBdp/FROM4/U7rNnhWEGXikr8NXyg1orsto9sjTh48ilLQC3l+FDVYos0UYCuNO7/OKK0JPOtO1H836xrQIDAQAB';//这个是公钥，建议后端生成 var data_en = RsaEncrypt(publickey, "TestString测试"); console.log(data_en); // 输出结果：elHQslM7RM9aewSZHetgAJ4X7VNGcpCa9/xFiKv33+QTXy6Utc6Ca4B502ZO2J3zmmSYzk+YOkh8I8NgQFu+s8rYIy1hQjnCaCJI1xWC47vdEfZN79AbX/bmYb0eyjpCaIptIlrIKRPyPDl/H3D/FtNsqVhIEr7mG9a8u+odnus= var privatekey = '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';//这个是私钥，建议后端生成 var data_de = RsaDecrypt(privatekey, data_en); console.log(data_de); } // 加密 function RsaEncrypt(publickey, encrypt_content) { var encryptpk = new JSEncrypt(); encryptpk.setPublicKey(publickey); let result = encryptpk.encrypt(encrypt_content) console.log("RsaEncrypt:", result) return result; } // 解密 function RsaDecrypt(privatekey, decrypt_content) { var encryptpk = new JSEncrypt(); encryptpk.setPrivateKey(privatekey); let result = encryptpk.decrypt(decrypt_content) console.log("RsaDecrypt:", result) return result; }本文来自博客园，作者：橙子家，微信号：zfy1070491745，有任何疑问欢迎沟通，一起成长。 转载本文请注明原文链接：https://www.cnblogs.com/czzj/p/JMZDS_RSA.html |
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