Go語(yǔ)言做對(duì)稱加密怎么做

【導(dǎo)讀】什么是對(duì)稱加密？Go 語(yǔ)言做對(duì)稱加密怎么做？本文作者從加密原理到代碼實(shí)現(xiàn)帶你上車。

對(duì)稱加密中，加密和解密使用相同的密鑰，因此必須向解密者配送密鑰，即密鑰配送問(wèn)題。而非對(duì)稱加密中，由于加密和解密分別使用公鑰和私鑰，而公鑰是公開(kāi)的，因此可以規(guī)避密鑰配送問(wèn)題。非對(duì)稱加密算法，也稱公鑰加密算法。

1977 年，Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman 三人在美國(guó)公布了一種公鑰加密算法，即 RSA 公鑰加密算法。RSA 是目前最有影響力和最常用的公鑰加密算法，可以說(shuō)是公鑰加密算法的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

一、RSA 加密原理

使用 M 和 C 分別表示明文和密文，則 RSA 加密、解密過(guò)程如下：

img

其中 e、n 的組合 （e， n） 即為公鑰，d、n 的組合 （d， n） 即為私鑰。當(dāng)然 e、d、n 并非任意取值，需要符合一定條件，如下即為 e、d、n 的求解過(guò)程。

生成密鑰對(duì)

e、d、n 的求解過(guò)程，也即生成密鑰對(duì)的過(guò)程。涉及如下步驟：1、取兩個(gè)大質(zhì)數(shù)（也稱素?cái)?shù)）p、q，n = pq。2、取正整數(shù) e、d，使得 ed mod （p-1）（q-1） = 1，也即：ed ≡ 1 mod （p-1）（q-1）。e 和 d 是模 （p-1）（q-1） 的乘法逆元，僅當(dāng) e 與 （p-1）（q-1） 互質(zhì)時(shí)，存在 d。舉例驗(yàn)證：1、取 p、q 分別為 13、17，n = pq = 221。2、而 （p-1）（q-1） = 12x16 = 192，取 e、d 分別為 13、133，有 13x133 mod 192 = 1取明文 M = 60，公鑰加密、私鑰解密，

RSA 加密原理證明過(guò)程

手動(dòng)求解密鑰對(duì)中的 d

ed mod （p-1）（q-1） = 1，已知 e 和 （p-1）（q-1） 求 d，即求 e 對(duì)模 （p-1）（q-1） 的乘法逆元。如上面例子中，p、q 為 13、17，（p-1）（q-1）=192，取 e=13，求 13d mod 192 = 1 中的 d。13d ≡ 1 （mod 192），在右側(cè)添加 192 的倍數(shù)，使計(jì)算結(jié)果可以被 13 整除。13d ≡ 1 + 192x9 ≡ 13x133 （mod 192），因此 d = 133其他計(jì)算方法有：費(fèi)馬小定律、擴(kuò)展歐幾里得算法、歐拉定理。

RSA 安全性

由于公鑰公開(kāi)，即 e、n 公開(kāi)。因此破解 RSA 私鑰，即為已知 e、n 情況下求 d。因 ed mod （p-1）（q-1） = 1，且 n=pq，因此該問(wèn)題演變?yōu)椋簩?duì) n 質(zhì)因數(shù)分解求 p、q。目前已被證明，已知 e、n 求 d 和對(duì) n 質(zhì)因數(shù)分解求 p、q 兩者是等價(jià)的。實(shí)際中 n 長(zhǎng)度為 2048 位以上，而當(dāng) n》200 位時(shí)分解 n 是非常困難的，因此 RSA 算法目前仍被認(rèn)為是安全實(shí)用的。

RSA 計(jì)時(shí)***和防范

RSA 解密的本質(zhì)是模冪運(yùn)算

img

其中 C 為密文，（d，n） 為私鑰，均為超過(guò) 1024 位的大數(shù)運(yùn)算，直接計(jì)算并不可行，因此最經(jīng)典的算法為蒙哥馬利算法。而這種計(jì)算是比較是耗時(shí)的，因此者可以觀察不同的輸入對(duì)應(yīng)的解密時(shí)間，通過(guò)分析推斷私鑰，稱為計(jì)時(shí)。而防范 RSA 計(jì)時(shí)的辦法，即在解密時(shí)加入隨機(jī)因素，使得***者無(wú)法準(zhǔn)確獲取解密時(shí)間。

二、Go RSA 加密解密

1、rsa 加解密，必然會(huì)去查 crypto/ras 這個(gè)包

Package rsa implements RSA encryption as specified in PKCS#1.

這是該包的說(shuō)明：實(shí)現(xiàn) RSA 加密技術(shù)，基于 PKCS#1 規(guī)范。

對(duì)于什么是 PKCS#1，可以查閱相關(guān)資料。PKCS（公鑰密碼標(biāo)準(zhǔn)），而#1 就是 RSA 的標(biāo)準(zhǔn)?？梢圆榭矗篜KCS 系列簡(jiǎn)介

從該包中函數(shù)的名稱，可以看到有兩對(duì)加解密的函數(shù)。

EncryptOAEP 和 DecryptOAEPEncryptPKCS1v15 和 DecryptPKCS1v15

這稱作加密方案，詳細(xì)可以查看，PKCS #1 v2.1 RSA 算法標(biāo)準(zhǔn)

可見(jiàn)，當(dāng)與其他語(yǔ)言交互時(shí)，需要確定好使用哪種方案。

PublicKey 和 PrivateKey 兩個(gè)類型分別代表公鑰和私鑰，關(guān)于這兩個(gè)類型中成員該怎么設(shè)置，這涉及到 RSA 加密算法，本文中，這兩個(gè)類型的實(shí)例通過(guò)解析文章開(kāi)頭生成的密鑰得到。

2、解析密鑰得到 PublicKey 和 PrivateKey 的實(shí)例

這個(gè)過(guò)程，我也是花了好些時(shí)間（主要對(duì)各種加密的各種東東不熟）：怎么將 openssl 生成的密鑰文件解析到公鑰和私鑰實(shí)例呢？

在 encoding/pem 包中，看到了—–BEGIN Type—–這樣的字樣，這正好和 openssl 生成的密鑰形式差不多，那就試試。

在該包中，一個(gè) block 代表的是 PEM 編碼的結(jié)構(gòu)，關(guān)于 PEM，請(qǐng)查閱相關(guān)資料。我們要解析密鑰，當(dāng)然用 Decode 方法：

func Decode（data ［］byte） （p *Block， rest ［］byte）

這樣便得到了一個(gè) Block 的實(shí)例（指針）。

解析來(lái)看 crypto/x509。為什么是 x509 呢？這又涉及到一堆概念。先不管這些，我也是看 encoding 和 crypto 這兩個(gè)包的子包摸索出來(lái)的。在 x509 包中，有一個(gè)函數(shù)：

func ParsePKIXPublicKey（derBytes ［］byte） （pub interface{}， err error）

從該函數(shù)的說(shuō)明：ParsePKIXPublicKey parses a DER encoded public key. These values are typically found in PEM blocks with “BEGIN PUBLIC KEY”?？梢?jiàn)這就是解析 PublicKey 的。另外，這里說(shuō)到了 PEM，可以上面的 encoding/pem 對(duì)了。（PKIX 是啥東東，查看這里 ）

而解析私鑰的，有好幾個(gè)方法，從上面的介紹，我們知道，RSA 是 PKCS#1，剛好有一個(gè)方法：

func ParsePKCS1PrivateKey（der ［］byte） （key *rsa.PrivateKey， err error）

返回的就是 rsa.PrivateKey。

代碼實(shí)現(xiàn)：

package main

import （

“crypto/rsa”

“crypto/rand”

“crypto/x509”

“encoding/pem”

“os”

“fmt”

）

func RSAGenKey（bits int） error {

/*

生成私鑰

*/

//1、使用 RSA 中的 GenerateKey 方法生成私鑰

privateKey， err ：= rsa.GenerateKey（rand.Reader， bits）

if err ！= nil {

return err

}

//2、通過(guò) 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

privateStream ：= x509.MarshalPKCS1PrivateKey（privateKey）

//3、將私鑰字符串設(shè)置到 pem 格式塊中

block1 ：= pem.Block{

Type： “private key”，

Bytes： privateStream，

}

//4、通過(guò) pem 將設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并寫(xiě)入磁盤(pán)文件

fPrivate， err ：= os.Create（“privateKey.pem”）

if err ！= nil {

return err

}

defer fPrivate.Close（）

err = pem.Encode（fPrivate， &block1）

if err ！= nil {

return err

}

/*

生成公鑰

*/

publicKey：=privateKey.PublicKey

publicStream，err：=x509.MarshalPKIXPublicKey（&publicKey）

//publicStream：=x509.MarshalPKCS1PublicKey（&publicKey）

block2：=pem.Block{

Type：“public key”，

Bytes:publicStream，

}

fPublic，err：=os.Create（“publicKey.pem”）

if err！=nil {

return err

}

defer fPublic.Close（）

pem.Encode（fPublic，&block2）

return nil

}

//對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作

func EncyptogRSA（src ［］byte，path string） （res ［］byte，err error） {

//1. 獲取秘鑰（從本地磁盤(pán)讀?。?/p>

f，err：=os.Open（path）

if err！=nil {

return

}

defer f.Close（）

fileInfo，_：=f.Stat（）

b：=make（［］byte，fileInfo.Size（））

f.Read（b）

// 2、將得到的字符串解碼

block，_：=pem.Decode（b）

// 使用 X509 將解碼之后的數(shù)據(jù) 解析出來(lái)

//x509.MarshalPKCS1PublicKey（block）： 解析之后無(wú)法用，所以采用以下方法：ParsePKIXPublicKey

keyInit，err：=x509.ParsePKIXPublicKey（block.Bytes） //對(duì)應(yīng)于生成秘鑰的 x509.MarshalPKIXPublicKey（&publicKey）

//keyInit1，err：=x509.ParsePKCS1PublicKey（block.Bytes）

if err！=nil {

return

}

//4. 使用公鑰加密數(shù)據(jù)

pubKey：=keyInit.（*rsa.PublicKey）

res，err=rsa.EncryptPKCS1v15（rand.Reader，pubKey，src）

return

}

//對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密操作

func DecrptogRSA（src ［］byte，path string）（res ［］byte，err error） {

//1. 獲取秘鑰（從本地磁盤(pán)讀?。?/p>

f，err：=os.Open（path）

if err！=nil {

return

}

defer f.Close（）

fileInfo，_：=f.Stat（）

b：=make（［］byte，fileInfo.Size（））

f.Read（b）

block，_：=pem.Decode（b）//解碼

privateKey，err：=x509.ParsePKCS1PrivateKey（block.Bytes）//還原數(shù)據(jù)

res，err=rsa.DecryptPKCS1v15（rand.Reader，privateKey，src）

return

}

func main（） {

//rsa.GenerateKey（）

err：=RSAGenKey（4096）

if err！=nil {

fmt.Println（err）

return

}

fmt.Println（“秘鑰生成成功！”）

str：=“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村！”

fmt.Println（“加密之前的數(shù)據(jù)為：”，string（str））

data，err：=EncyptogRSA（［］byte（str），“publicKey.pem”）

data，err=DecrptogRSA（data，“privateKey.pem”）

fmt.Println（“加密之后的數(shù)據(jù)為：”，string（data））

}

責(zé)任編輯：haq