一篇搞定RSA加密与SHA签名|与Java完全同步

jopen 4年前

本文是投稿文章,作者: Panda_iOS

看到这篇文章的同学可幸福了,当时在做RSA加密与签名的时候网上的资料简直不要太老,做完后实在是忍受不下去了,这篇文章我会详细讲解iOS如何实现RSA加密与签名, 并且与Java完全同步,这是我的第二篇博客,若有什么不足之处还请大家指教。

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 fileopenssl 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, 0, 0, NULL);  OSStatus securityError = SecPKCS12Import((__bridge CFDataRef) p12Data, (__bridge CFDictionaryRef)options, &items);  if (securityError == noErr && CFArrayGetCount(items) > 0) {      CFDictionaryRef identityDict = CFArrayGetValueAtIndex(items, 0);      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 - 11;        size_t blockCount = (size_t)ceil([data length] / (double)blockSize);        NSMutableData *encryptedData = [[NSMutableData alloc] init];      for (int i=0; i          

-

- (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 = 0; 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

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