一篇搞定RSA加密与SHA签名|与Java完全同步

2021-10-26 00:03:08

基础知识

什么是RSA？
答：RSA是一种非对称加密算法，常用来对传输数据进行加密，配合上数字摘要算法，也可以进行文字签名。
RSA加密中padding？
答：padding即填充方式，由于RSA加密算法中要加密的明文是要比模数小的，padding就是通过一些填充方式来限制明文的长度。后面会详细介绍padding的几种模式以及分段加密。
加密和加签有什么区别？
答：加密：公钥放在客户端，并使用公钥对数据进行加密，服务端拿到数据后用私钥进行解密；
加签：私钥放在客户端，并使用私钥对数据进行加签，服务端拿到数据后用公钥进行验签。
前者完全为了加密；后者主要是为了防恶意攻击，防止别人模拟我们的客户端对我们的服务器进行攻击，导致服务器瘫痪。

基本原理

RSA使用“密钥对”对数据进行加密解密，在加密解密前需要先生存公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。
公钥(Public key): 用于加密数据. 用于公开, 一般存放在数据提供方, 例如iOS客户端。
私钥(Private key): 用于解密数据. 必须保密, 私钥泄露会造成安全问题。
iOS中的Security.framework提供了对RSA算法的支持，这种方式需要对密匙对进行处理, 根据public key生成证书, 通过private key生成p12格式的密匙。想想jave直接用字符串进行加密解密简单多了。(⊙o⊙)…

实战

证书生成

RSA加密这块公钥、私钥必不可少的。Apple是不支持直接使用字符串进行加密解密的，推荐使用p12文件。这边教大家去生成在加密中使用到的所有文件，并提供给Java使用，想当年这个公钥私钥搞了半天了。 %>_<%

生成模长为1024bit的私钥
openssl genrsa -out private_key.pem 1024

生成certification require file
openssl req -new -key private_key.pem -out rsaCertReq.csr

生成certification 并指定过期时间
openssl x509 -req -days3650-in rsaCertReq.csr -signkey private_key.pem -out rsaCert.crt

生成公钥供iOS使用
openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out public_key.der

生成私钥供iOS使用这边会让你输入密码，后期用到在生成secKeyRef的时候会用到这个密码
openssl pkcs12 -export -out private_key.p12 -inkey private_key.pem -in rsaCert.crt

生成pem结尾的公钥供Java使用
openssl rsa -in private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout

生成pem结尾的私钥供Java使用openssl pkcs8 -topk8 -in private_key.pem -out pkcs8_private_key.pem -nocrypt

以上所有的步骤都是在终端下完成的哦 (^__^)

生成公钥和私钥的secKeyRef

//根据你的p12文件生成私钥对应的SecKeyRef 这边返回若是nil 请检查你p12文件的生成步骤

- (SecKeyRef)getPrivateKeyRefrenceFromData:(NSData*)p12Data password:(NSString*)password {

SecKeyRef privateKeyRef = NULL;

NSMutableDictionary * options = [[NSMutableDictionary alloc] init];

[options setObject: password forKey:(__bridge id)kSecImportExportPassphrase];

CFArrayRef items = CFArrayCreate(NULL, , , NULL);

OSStatus securityError = SecPKCS12Import((__bridge CFDataRef) p12Data, (__bridge CFDictionaryRef)options, &items);

if (securityError == noErr && CFArrayGetCount(items) > ) {

    CFDictionaryRef identityDict = CFArrayGetValueAtIndex(items, );

    SecIdentityRef identityApp = (SecIdentityRef)CFDictionaryGetValue(identityDict, kSecImportItemIdentity);

    securityError = SecIdentityCopyPrivateKey(identityApp, &privateKeyRef);

    if (securityError != noErr) {

        privateKeyRef = NULL;

    }

}

CFRelease(items);

return privateKeyRef;

}

 //根据你的der文件公钥对应的SecKeyRef

 - (SecKeyRef)getPublicKeyRefrenceFromeData:    (NSData*)derData {

SecCertificateRef myCertificate = SecCertificateCreateWithData(kCFAllocatorDefault, (__bridge CFDataRef)derData);

SecPolicyRef myPolicy = SecPolicyCreateBasicX509();

SecTrustRef myTrust;

OSStatus status = SecTrustCreateWithCertificates(myCertificate,myPolicy,&myTrust);

SecTrustResultType trustResult;

if (status == noErr) {

    status = SecTrustEvaluate(myTrust, &trustResult);

}

SecKeyRef securityKey = SecTrustCopyPublicKey(myTrust);

CFRelease(myCertificate);

CFRelease(myPolicy);

CFRelease(myTrust);

return securityKey;

}

加密与解密

- (NSData*)rsaEncryptData:(NSData*)data {

    SecKeyRef key = [self getPublicKey];

    size_t cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(key);

    uint8_t *cipherBuffer = malloc(cipherBufferSize * sizeof(uint8_t));

    size_t blockSize = cipherBufferSize - ;

      size_t blockCount = (size_t)ceil([data length] / (double)blockSize);

      NSMutableData *encryptedData = [[NSMutableData alloc] init];

    for (int i=; i<blockCount; i++) {

    unsigned long bufferSize = MIN(blockSize , [data length] - i * blockSize);

    NSData *buffer = [data subdataWithRange:NSMakeRange(i * blockSize, bufferSize)];

    OSStatus status = SecKeyEncrypt(key, kSecPaddingPKCS1, (const uint8_t *)[buffer bytes], [buffer length], cipherBuffer, &cipherBufferSize);

    if (status != noErr) {

        return nil;

    }

    NSData *encryptedBytes = [[NSData alloc] initWithBytes:(const void *)cipherBuffer length:cipherBufferSize];

    [encryptedData appendData:encryptedBytes];

    }

  if (cipherBuffer){

    free(cipherBuffer);

  }

  return encryptedData;

  }

- (NSData*)rsaDecryptData:(NSData*)data {

SecKeyRef key = [self getPrivatKey];

size_t cipherBufferSize = SecKeyGetBlockSize(key);

size_t blockSize = cipherBufferSize;

size_t blockCount = (size_t)ceil([data length] / (double)blockSize);

NSMutableData *decryptedData = [[NSMutableData alloc] init];

for (int i = ; i < blockCount; i++) {

    unsigned long bufferSize = MIN(blockSize , [data length] - i * blockSize);

    NSData *buffer = [data subdataWithRange:NSMakeRange(i * blockSize, bufferSize)];

    size_t cipherLen = [buffer length];

    void *cipher = malloc(cipherLen);

    [buffer getBytes:cipher length:cipherLen];

    size_t plainLen = SecKeyGetBlockSize(key);

    void *plain = malloc(plainLen);

    OSStatus status = SecKeyDecrypt(key, kSecPaddingPKCS1, cipher, cipherLen, plain, &plainLen);

    if (status != noErr) {

        return nil;

    }

    NSData *decryptedBytes = [[NSData alloc] initWithBytes:(const void *)plain length:plainLen];

    [decryptedData appendData:decryptedBytes];

}

return decryptedData;

}

RSA加密中的Padding

RSA_PKCS1_PADDING 填充模式，最常用的模式
要求: 输入：必须比 RSA 钥模长(modulus) 短至少11个字节, 也就是　RSA_size(rsa) – 11 如果输入的明文过长，必须切割，然后填充。
输出：和modulus一样长
根据这个要求，对于1024bit的密钥，block length = 1024/8 – 11 = 117 字节
RSA_PKCS1_OAEP_PADDING
输入：RSA_size(rsa) – 41
输出：和modulus一样长
RSA_NO_PADDING　　不填充
输入：可以和RSA钥模长一样长，如果输入的明文过长，必须切割，　然后填充
输出：和modulus一样长

签名与验证

//对数据进行sha256签名

  - (NSData *)rsaSHA256SignData:(NSData *)plainData {

  SecKeyRef key = [self getPrivatKey];

  size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(key);

  uint8_t* signedHashBytes = malloc(signedHashBytesSize);

  memset(signedHashBytes, 0x0, signedHashBytesSize);

  size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;

  uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);

  if (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {

    return nil;

}

       SecKeyRawSign(key,

              kSecPaddingPKCS1SHA256,

              hashBytes,

              hashBytesSize,

              signedHashBytes,

              &signedHashBytesSize);

    NSData* signedHash = [NSData dataWithBytes:signedHashBytes

                                    length:(NSUInteger)signedHashBytesSize];

    if (hashBytes)

    free(hashBytes);

    if (signedHashBytes)

    free(signedHashBytes);

    return signedHash;

    }

 //这边对签名的数据进行验证 验签成功，则返回YES

    - (BOOL)rsaSHA256VerifyData:(NSData *)plainData     withSignature:(NSData *)signature {

    SecKeyRef key = [self getPublicKey];

    size_t signedHashBytesSize = SecKeyGetBlockSize(key);

    const void* signedHashBytes = [signature bytes];

    size_t hashBytesSize = CC_SHA256_DIGEST_LENGTH;

    uint8_t* hashBytes = malloc(hashBytesSize);

    if (!CC_SHA256([plainData bytes], (CC_LONG)[plainData length], hashBytes)) {

       return NO;

    }

      OSStatus status = SecKeyRawVerify(key,

                                  kSecPaddingPKCS1SHA256,

                                  hashBytes,

                                  hashBytesSize,

                                  signedHashBytes,

                                  signedHashBytesSize);

    return status == errSecSuccess;

    }

文章到此就结束了，希望这篇文章对大家有所帮助。想看demo的请点击：XYRSACryptor

码农公寓