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Linux下使用OpenSSL實現RSA非對稱加密

2020-06-16 17:23:06

簡單定義:公鑰和私鑰,加密和解密使用的是兩個不同的金鑰,所以是非對稱。

系統:Ubuntu 14.04

軟體:openssl java php

生成公鑰私鑰

使用命令生成私鑰:

openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

引數:genrsa 生成金鑰  -out 輸出到檔案  rsa_private_key.pem 檔名  1024 長度

從私鑰中提取公鑰:

openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

引數: rsa 提取公鑰  -in 從檔案中讀入  rsa_private_key.pem 檔名  -pubout  輸出  -out 到檔案  rsa_public_key.pem  檔名

shell加解密

新建一個readme.txt 內容是taoshihan

使用公鑰加密:

openssl rsautl -encrypt -in readme.txt -inkey rsa_public_key.pem -pubin -out hello.en 

引數: rsautl 加解密  -encrypt 加密  -in 從檔案輸入  readme.txt 檔名  -inkey  輸入的金鑰  rsa_public_key.pem  上一步生成的公鑰  -pubin 表名輸入是公鑰檔案  -out輸出到檔案  hello.en 輸出檔名

使用私鑰解密:

openssl rsautl -decrypt -in hello.en -inkey rsa_private_key.pem -out hello.de

引數: -decrypt 解密  -in 從檔案輸入 hello.en 上一步生成的加密檔案  -inkey 輸入的金鑰 rsa_private_key.pem 上一步生成的私鑰  -out輸出到檔案  hello.de 輸出的檔名

cat hello.de // taoshihan

php加解密

$profile="taoshihan";
echo "加密前:{$profile}n";
//公鑰加密
$public_key=file_get_contents("rsa_public_key.pem");
$pub_key = openssl_pkey_get_public($public_key);
openssl_public_encrypt($profile,$encrypted,$pub_key);
$encrypted=base64_encode($encrypted);//因為加密後是亂碼,所以base64一下
echo "加密後:n";
echo $encrypted."n";

//私鑰解密
$private_key=file_get_contents("rsa_private_key.pem");
$pi_key =  openssl_pkey_get_private($private_key);
openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted),$decrypted,$pi_key);
echo "解密後:n";
echo $decrypted."n";

新建rsa.php的檔案

執行後結果:

加密前:taoshihan

加密後:

ShjsdlTceurVfO0ocENqHGl9RXrQRm3vuprqchhuVOdX1ldJC2O2sIvjjpQfPWOkF1WA+tqdyIl9YJQ0/2DqAp4zaqI1TCNsXduGn2iUZQ88g7B5eSI7r/iWKcX527pLe95EBvFMw/D65tlYscI5RClcp3KrOw2fqDQZ3D3nKAI=

解密後:

taoshihan

java加解密:

準備jar包 bcprov-ext-jdk15on-156.jar

檔案到Linux公社資源站下載:

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免費下載地址在 http://linux.linuxidc.com/

使用者名稱與密碼都是www.linuxidc.com

具體下載目錄在 /2017年資料/1月/22日/Linux下使用OpenSSL實現RSA非對稱加密/

下載方法見 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87684.htm

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RSAEncrypt.java 檔案

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.FileOutputStream;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;

import org.bouncycastle.asn1.ASN1Sequence;
import org.bouncycastle.asn1.pkcs.RSAPrivateKeyStructure;

import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

public class RSAEncrypt {
    /**
    * 私鑰
    */
    private RSAPrivateKey privateKey;

    /**
    * 公鑰
    */
    private RSAPublicKey publicKey;
   
    /**
    * 位元組資料轉字串專用集合
    */
    private static final char[] HEX_CHAR= {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'};
   

    /**
    * 獲取私鑰
    * @return 當前的私鑰物件
    */
    public RSAPrivateKey getPrivateKey() {
        return privateKey;
    }

    /**
    * 獲取公鑰
    * @return 當前的公鑰物件
    */
    public RSAPublicKey getPublicKey() {
        return publicKey;
    }

    /**
    * 隨機生成金鑰對
    */
    public void genKeyPair(){
        KeyPairGenerator keyPairGen= null;
        try {
            keyPairGen= KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        keyPairGen.initialize(1024, new SecureRandom());
        KeyPair keyPair= keyPairGen.generateKeyPair();
        this.privateKey= (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        this.publicKey= (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
    }

    /**
    * 從檔案中輸入流中載入公鑰
    * @param in 公鑰輸入流
    * @throws Exception 載入公鑰時產生的異常
    */
    public void loadPublicKey(InputStream in) throws Exception{
        try {
            BufferedReader br= new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
            String readLine= null;
            StringBuilder sb= new StringBuilder();
            while((readLine= br.readLine())!=null){
                if(readLine.charAt(0)=='-'){
                    continue;
                }else{
                    sb.append(readLine);
                    sb.append('r');
                }
            }
            loadPublicKey(sb.toString());
        } catch (IOException e) {
            throw new Exception("公鑰資料流讀取錯誤");
        } catch (NullPointerException e) {
            throw new Exception("公鑰輸入流為空");
        }
    }


    /**
    * 從字串中載入公鑰
    * @param publicKeyStr 公鑰資料字串
    * @throws Exception 載入公鑰時產生的異常
    */
    public void loadPublicKey(String publicKeyStr) throws Exception{
        try {
            BASE64Decoder base64Decoder= new BASE64Decoder();
            byte[] buffer= base64Decoder.decodeBuffer(publicKeyStr);
            KeyFactory keyFactory= KeyFactory.getInstance("RSA");
            X509EncodedKeySpec keySpec= new X509EncodedKeySpec(buffer);
            this.publicKey= (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new Exception("無此演算法");
        } catch (InvalidKeySpecException e) {
            throw new Exception("公鑰非法");
        } catch (IOException e) {
            throw new Exception("公鑰資料內容讀取錯誤");
        } catch (NullPointerException e) {
            throw new Exception("公鑰資料為空");
        }
    }

    /**
    * 從檔案中載入私鑰
    * @param keyFileName 私鑰檔名
    * @return 是否成功
    * @throws Exception
    */
    public void loadPrivateKey(InputStream in) throws Exception{
        try {
            BufferedReader br= new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
            String readLine= null;
            StringBuilder sb= new StringBuilder();
            while((readLine= br.readLine())!=null){
                if(readLine.charAt(0)=='-'){
                    continue;
                }else{
                    sb.append(readLine);
                    sb.append('r');
                }
            }
            loadPrivateKey(sb.toString());
        } catch (IOException e) {
            throw new Exception("私鑰資料讀取錯誤");
        } catch (NullPointerException e) {
            throw new Exception("私鑰輸入流為空");
        }
    }

    public void loadPrivateKey(String privateKeyStr) throws Exception{
        try {
            BASE64Decoder base64Decoder= new BASE64Decoder();
            byte[] buffer= base64Decoder.decodeBuffer(privateKeyStr);

            RSAPrivateKeyStructure asn1PrivKey = new RSAPrivateKeyStructure((ASN1Sequence) ASN1Sequence.fromByteArray(buffer));
            RSAPrivateKeySpec rsaPrivKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(asn1PrivKey.getModulus(), asn1PrivKey.getPrivateExponent());
            KeyFactory keyFactory= KeyFactory.getInstance("RSA");
            RSAPrivateKey  priKey=(RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(rsaPrivKeySpec);
            this.privateKey=priKey;

            // PKCS8EncodedKeySpec keySpec= new PKCS8EncodedKeySpec(buffer);
            // KeyFactory keyFactory= KeyFactory.getInstance("RSA");
            //this.privateKey= (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new Exception("無此演算法");
        } catch (InvalidKeySpecException e) {
            throw new Exception("私鑰非法");
        } catch (IOException e) {
            throw new Exception("私鑰資料內容讀取錯誤");
        } catch (NullPointerException e) {
            throw new Exception("私鑰資料為空");
        }
    }

    /**
    * 加密過程
    * @param publicKey 公鑰
    * @param plainTextData 明文資料
    * @return
    * @throws Exception 加密過程中的異常資訊
    */
    public byte[] encrypt(RSAPublicKey publicKey, byte[] plainTextData) throws Exception{
        if(publicKey== null){
            throw new Exception("加密公鑰為空, 請設定");
        }
        Cipher cipher= null;
        try {
            cipher= Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding", new BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            byte[] output= cipher.doFinal(plainTextData);
            return output;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new Exception("無此加密演算法");
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }catch (InvalidKeyException e) {
            throw new Exception("加密公鑰非法,請檢查");
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            throw new Exception("明文長度非法");
        } catch (BadPaddingException e) {
            throw new Exception("明文資料已損壞");
        }
    }

    /**
    * 解密過程
    * @param privateKey 私鑰
    * @param cipherData 密文資料
    * @return 明文
    * @throws Exception 解密過程中的異常資訊
    */
    public byte[] decrypt(RSAPrivateKey privateKey, byte[] cipherData) throws Exception{
        if (privateKey== null){
            throw new Exception("解密私鑰為空, 請設定");
        }
        Cipher cipher= null;
        try {
            cipher= Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding", new BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            byte[] output= cipher.doFinal(cipherData);
            return output;
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new Exception("無此解密演算法");
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }catch (InvalidKeyException e) {
            throw new Exception("解密私鑰非法,請檢查");
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            throw new Exception("密文長度非法");
        } catch (BadPaddingException e) {
            throw new Exception("密文資料已損壞");
        }       
    }

   
    /**
    * 位元組資料轉十六進位制字串
    * @param data 輸入資料
    * @return 十六進位制內容
    */
    public static String byteArrayToString(byte[] data){
        StringBuilder stringBuilder= new StringBuilder();
        for (int i=0; i<data.length; i++){
            //取出位元組的高四位 作為索引得到相應的十六進位制識別符號 注意無符號右移
            stringBuilder.append(HEX_CHAR[(data[i] & 0xf0)>>> 4]);
            //取出位元組的低四位 作為索引得到相應的十六進位制識別符號
            stringBuilder.append(HEX_CHAR[(data[i] & 0x0f)]);
            if (i<data.length-1){
                stringBuilder.append(' ');
            }
        }
        return stringBuilder.toString();
    }


    public static void main(String[] args){
        RSAEncrypt rsaEncrypt= new RSAEncrypt();
        //載入公鑰
        try {
            rsaEncrypt.loadPublicKey(new FileInputStream("rsa_public_key.pem"));
            System.out.println("載入公鑰成功");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e.getMessage());
            System.err.println("載入公鑰失敗");
        }

        //載入私鑰
        try {
            rsaEncrypt.loadPrivateKey(new FileInputStream("rsa_private_key.pem"));
            System.out.println("載入私鑰成功");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e.getMessage());
            System.err.println("載入私鑰失敗");
        }

        //測試字串
        String encryptStr= "taoshihan";
        System.out.println("加密前:");
        System.out.println(encryptStr);
        try {
            //加密
            byte[] cipher = rsaEncrypt.encrypt(rsaEncrypt.getPublicKey(), encryptStr.getBytes());
            //解密
            byte[] plainText = rsaEncrypt.decrypt(rsaEncrypt.getPrivateKey(), cipher);
            BASE64Encoder encode = new BASE64Encoder();
            String buffer= encode.encode(cipher);
            System.out.println("加密後:");
            System.out.println(new String(buffer));
            System.out.println("解密後:");
            System.out.println(new String(plainText));
        } catch (Exception e) {
            System.err.println(e.getMessage());
        }
    }
}

帶包編譯和執行

javac -cp bcprov-ext-jdk15on-156.jar RSAEncrypt.java

java -cp .:bcprov-ext-jdk15on-156.jar RSAEncrypt


執行結果:

載入公鑰成功

載入私鑰成功

加密前:

taoshihan

加密後:

Tt1p5XnamZkkVjGn1cVgEIb7U+CP27Xw93JQQUZyc2Up/rJL4Mx+dA8mxkva1a/I64sUTb7QD//8

gbss4bZY/DHrLityTt2/QjjQUFYD5/Aa1m1QKUBulWY4/C5so5dm6wrRnjolsIFUbY+RfH4B6hp1

taQGBRDum/xEX6OsJ9I=

解密後:

taoshihan

shell使用公鑰加密,php使用私鑰解密

shell:

openssl rsautl -encrypt -in readme.txt -inkey rsa_public_key.pem -pubin|base64

加密後的字串

lNJ50ODiofcp+adrtAI943HOsjdDTg3UMfUkt0NI7DhUjxCM+NAlBH08WVQRtYK9W8ZoQOta3QH6

PzmJT4WsI0yfNGiUWYgoYgSOtPURSQMbaCt3DM2Y5mEKqzbKLrhN+S+9Jrtmef1VuBUes8wN6rOD

UHxI+vDwQ+utRJRRo9U=

php:

<?php
$encrypted="lNJ50ODiofcp+adrtAI943HOsjdDTg3UMfUkt0NI7DhUjxCM+NAlBH08WVQRtYK9W8ZoQOta3QH6
PzmJT4WsI0yfNGiUWYgoYgSOtPURSQMbaCt3DM2Y5mEKqzbKLrhN+S+9Jrtmef1VuBUes8wN6rOD
UHxI+vDwQ+utRJRRo9U=";
echo $encrypted."n";

//私鑰解密
$private_key=file_get_contents("rsa_private_key.pem");
$pi_key =  openssl_pkey_get_private($private_key);
openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted),$decrypted,$pi_key);
echo "解密後:n";
echo $decrypted."n";

執行結果:

lNJ50ODiofcp+adrtAI943HOsjdDTg3UMfUkt0NI7DhUjxCM+NAlBH08WVQRtYK9W8ZoQOta3QH6
PzmJT4WsI0yfNGiUWYgoYgSOtPURSQMbaCt3DM2Y5mEKqzbKLrhN+S+9Jrtmef1VuBUes8wN6rOD
UHxI+vDwQ+utRJRRo9U=
解密後:
taoshihan

java使用公鑰加密,php解密:

拿上一步java生成的加密後字串

<?php
$encrypted="Tt1p5XnamZkkVjGn1cVgEIb7U+CP27Xw93JQQUZyc2Up/rJL4Mx+dA8mxkva1a/I64sUTb7QD//8
gbss4bZY/DHrLityTt2/QjjQUFYD5/Aa1m1QKUBulWY4/C5so5dm6wrRnjolsIFUbY+RfH4B6hp1
taQGBRDum/xEX6OsJ9I=";
echo $encrypted."n";

//私鑰解密
$private_key=file_get_contents("rsa_private_key.pem");
$pi_key =  openssl_pkey_get_private($private_key);
openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted),$decrypted,$pi_key);
echo "解密後:n";
echo $decrypted."n";

執行結果:

Tt1p5XnamZkkVjGn1cVgEIb7U+CP27Xw93JQQUZyc2Up/rJL4Mx+dA8mxkva1a/I64sUTb7QD//8

gbss4bZY/DHrLityTt2/QjjQUFYD5/Aa1m1QKUBulWY4/C5so5dm6wrRnjolsIFUbY+RfH4B6hp1

taQGBRDum/xEX6OsJ9I=

解密後:

taoshihan

更多OpenSSL相關內容可以檢視以下的有用連結: 

使用 OpenSSL 命令列構建 CA 及證書  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/124682.htm

Ubuntu安裝OpenSSL  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/124001.htm

通過OpenSSL提供FTP+SSL/TLS認證功能,並實現安全資料傳輸 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/84986.htm

Linux下使用OpenSSL生成證書 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-05/117034.htm

利用OpenSSL簽署多域名證書 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/108222.htm

在OpenSSL中新增自定義加密演算法  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-08/121749.htm


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