非對稱加密之RSA（go語言）

1. 簡介

在對稱密碼中缠沈，由于加密和解密的密鑰是相同的，因此必須向接收者配送密鑰。用于解密的密鑰必須被配送給
接收者饲趋，這一問題稱為密鑰配送問題拐揭。如果使用非對稱加密也可以稱為公鑰密碼，則無需向接收者配送用于解
密的密鑰奕塑，這樣就解決了密鑰配送問題堂污。可以說非對稱加密是密碼學(xué)歷史上最偉大的發(fā)明爵川。

非對稱加密中敷鸦，密鑰分為加密密鑰和解密密鑰兩種。發(fā)送者用加密密鑰對消息進(jìn)行加密寝贡，接收者用解密密鑰對
密文進(jìn)行解密扒披。要理解公鑰密碼，清楚地區(qū)分加密密鑰和解密密鑰是非常重要的圃泡。加密密鑰是發(fā)送者加密時使
用的碟案，而解密密鑰則是接收者解密時使用的。

仔細(xì)思考一下加密密鑰和解密密鑰的區(qū)別颇蜡，我們可以發(fā)現(xiàn):

發(fā)送者只需要加密密鑰
- 接收者只需要解密密鑰
- 解密密鑰不可以被竊聽者獲取
加密密鑰被竊聽者獲取也沒問題

也就是說价说，解密密鑰從一開始就是由接收者自己保管的，因此只要將加密密鑰發(fā)給發(fā)送者就可以解決密鑰配送
問題了风秤，而根本不需要配送解密密鑰鳖目。

RSA是一種非對稱加密算法，它的名字是由它的三位開發(fā)者缤弦，即RonRivest领迈、AdiShamir和LeonardAdleman 的姓氏的首字母組成的(Rivest-Shamir-Leonard)。

2. RSA加密

在RSA中碍沐，明文狸捅、密鑰和密文都是數(shù)字。RSA的加密過程可以用下列公式來表達(dá)累提，如下尘喝。

密文 = 明文^E mod N

也就是說，RSA的密文是對代表明文的數(shù)字的E次方求modN的結(jié)果斋陪。換句話說朽褪，就是將明文自己做E次乘法，然后將其結(jié)果除以N求余數(shù)无虚，這個余數(shù)就是密文鞍匾。

加密公式中出現(xiàn)的兩個數(shù)一一一E和N，到底都是什么數(shù)呢?RSA的加密是求明文的E次方modN骑科，因此只要知道E和N這兩個數(shù)橡淑，任何人都可以完成加密的運(yùn)算。所以說咆爽，E和N是RSA加密的密鑰梁棠，也就是說置森， E和N的組合就是公鑰。

不過符糊，E和N并不是隨便什么數(shù)都可以的凫海，它們是經(jīng)過嚴(yán)密計算得出的。

有一個很容易引起誤解的地方需要大家注意一一E和N這兩個數(shù)并不是密鑰對(公鑰和私鑰的密鑰對)男娄。E和N兩個數(shù)才組成了一個公鑰行贪，因此我們一般會寫成 “公鑰是(E，N)” 或者 “公鑰是{E, N}" 這樣的形式模闲，將E和N用括號括起來建瘫。

3. RSA解密

RSA的解密和加密一樣簡單，可以用下面的公式來表達(dá)

明文 = 密文^D mod N

也就是說尸折，對表示密文的數(shù)字的D次方求modN就可以得到明文啰脚。換句話說，將密文自己做D次乘法实夹，再對其結(jié)果除以N求余數(shù)橄浓，就可以得到明文。

這里所使用的數(shù)字N和加密時使用的數(shù)字N是相同的亮航。數(shù)D和數(shù)N組合起來就是RSA的解密密鑰荸实，因此D和N的組合就是私鑰。只有知道D和N兩個數(shù)的人才能夠完成解密的運(yùn)算缴淋。

在RSA中准给，加密和解密的形式是相同的。加密是求 "E次方的mod N”宴猾，而解密則是求 "D次方的modN” 。

當(dāng)然叼旋，D也并不是隨便什么數(shù)都可以的仇哆，作為解密密鑰的D，和數(shù)字E有著相當(dāng)緊密的聯(lián)系夫植。否則讹剔，用E加密的結(jié) 果可以用D來解密這樣的機(jī)制是無法實(shí)現(xiàn)的。

RSA加密解密.png

4. Go中生成公鑰和私鑰

生成私鑰操作流程概述：

使用rsa中的GenerateKey方法生成私鑰

通過x509標(biāo)準(zhǔn)將得到的ras私鑰序列化為ASN.1 的 DER編碼字符串

將私鑰字符串設(shè)置到pem格式塊中

通過pem將設(shè)置好的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼, 并寫入磁盤文件中

生成公鑰操作流程:

從得到的私鑰對象中將公鑰信息取出

通過x509標(biāo)準(zhǔn)將得到的rsa公鑰序列化為字符串

將公鑰字符串設(shè)置到pem格式塊中

通過pem將設(shè)置好的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼, 并寫入磁盤文件

生成公鑰和私鑰的源代碼:

/*
 * 生成RSA公鑰和私鑰并保存在對應(yīng)的目錄文件下
 * 參數(shù)bits: 指定生成的秘鑰的長度, 單位: bit
 */

func RsaGenKey(bits int, privatePath,pubulicPath string) error {
    // 1. 生成私鑰文件
    // GenerateKey函數(shù)使用隨機(jī)數(shù)據(jù)生成器random生成一對具有指定字位數(shù)的RSA密鑰
    privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, bits)
    if err != nil {
        return err
    }
    // 2. MarshalPKCS1PrivateKey將rsa私鑰序列化為ASN.1 PKCS#1 DER編碼
    derPrivateStream := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)

    // 3. Block代表PEM編碼的結(jié)構(gòu), 對其進(jìn)行設(shè)置
    block := pem.Block{
        Type:  "RSA PRIVATE KEY",
        Bytes: derPrivateStream,
    }

    // 4. 創(chuàng)建文件
    privateFile, err := os.Create(privatePath)
    defer privateFile.Close()

    if err != nil {
        return err
    }

    // 5. 使用pem編碼, 并將數(shù)據(jù)寫入文件中
    err = pem.Encode(privateFile, &block)
    if err != nil {
        return err
    }

    // 1. 生成公鑰文件
    publicKey := privateKey.PublicKey
    derPublicStream, err := x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)
    if err != nil {
        return err
    }

    block = pem.Block{
        Type:  "RSA PUBLIC KEY",
        Bytes: derPublicStream,
    }

    publicFile, err := os.Create(pubulicPath)
    defer publicFile.Close()

    if err != nil {
        return err
    }

    // 2. 編碼公鑰, 寫入文件
    err = pem.Encode(publicFile, &block)
    if err != nil {
        panic(err)
        return err
    }
    return nil
}

測試代碼：

func testGenRSA()  {
    rsa.RsaGenKey(2048, "privateKey.pem","pubulicKey.pem")
}

5. Go中使用RSA

5.1. 操作步驟

公鑰加密

將公鑰文件中的公鑰讀出, 得到使用pem編碼的字符串

將得到的字符串解碼

使用x509將編碼之后的公鑰解析出來

使用得到的公鑰通過rsa進(jìn)行數(shù)據(jù)加密

公鑰解密

將私鑰文件中的私鑰讀出, 得到使用pem編碼的字符串

將得到的字符串解碼

使用x509將編碼之后的私鑰解析出來

使用得到的私鑰通過rsa進(jìn)行數(shù)據(jù)解密

5.2. 代碼實(shí)現(xiàn)

RSA公鑰加密

/*
 * RSA公鑰加密
 */
func RSAEncrypt(src []byte, filename string) ([]byte, error)  {
    // 根據(jù)文件名讀出文件內(nèi)容
    file, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return nil, err
    }
    defer file.Close()

    info, _ := file.Stat()
    buf := make([]byte, info.Size())
    file.Read(buf)

    // 從數(shù)據(jù)中找出pem格式的塊
    block, _ := pem.Decode(buf)
    if block == nil {
        return nil, err
    }

    // 解析一個der編碼的公鑰
    publicKey, err := x509.ParsePKCS1PublicKey(block.Bytes)
    if err != nil {
        return nil, err
    }

    // 公鑰加密
    result, _ := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, src)
    return result, nil

}

RSA私鑰解密

/*
 * RSA私鑰解密
 */
func RSADecrypt(src []byte, filename string) ([]byte, error) {
    // 根據(jù)文件名讀出內(nèi)容
    file, err := os.Open(filename)
    if err != nil {
        return nil,err
    }
    defer file.Close()

    info, _ := file.Stat()
    buf := make([]byte, info.Size())
    file.Read(buf)

    // 從數(shù)據(jù)中解析出pem塊
    block, _ := pem.Decode(buf)
    if block == nil {
        return nil,err
    }

    // 解析出一個der編碼的私鑰
    privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)


    // 私鑰解密
    result, err := rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, src)
    if err != nil {
        return nil,err
    }
    return result,nil
}

測試代碼:

func testRSA()  {
    msg := "二愣子抗日"
    cipherText, _:= rsa.RSAEncrypt([]byte(msg), "publicKey.pem")
    fmt.Println(string(cipherText))

    plainText, _:= rsa.RSADecrypt(cipherText, "privateKey.pem")
    fmt.Println(string(plainText))
}