php-rsa 加密解密

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2017-11-21
原文链接:segmentfault.com

1.什么是RSA加密

RSA (详见维基百科)算法是现今使用最广泛的公钥密码算法,也是号称地球上最安全的加密算法,与 md5sha1 不同,到目前为止,也只有极短的RSA加密被破解。
那么什么是公匙密码算法呢,根据密钥的使用方法,可以将密码分为对称密码和公钥密码,接下来我们来简单说明下它们两个。
对称密码:加密和解密使用同一种密钥的方式,常用的算法有 DES 以及 AES
公钥密码:加密和解密使用不同的密码的方式,因此公钥密码通常也称为非对称密码,常用的算法有 RSA

由于本文讨论的是 phpRSA 加密实例,这里就不详细说明了,对于 RSA 算法有兴趣的朋友可以查看下面的文章
《带你彻底理解RSA算法原理》
对于 php 更多加密方式有兴趣的朋友可以查看下面的文章
《PHP数据加密技术与密钥安全管理》

2.使用场景

  • 为移动端(IOS,安卓)编写 API 接口

  • 进行支付、真实信息验证等安全性需求较高的通信

  • 与其他第三方或合作伙伴进行重要的数据传输

3.生成私钥、公钥

既然 RSA 是非对称加密,那么就先必须生成所需要的私钥和公钥,以 ubuntu 为例。首先下载开源 RSA 密钥生成工具 openssl (通常为 linux 系统自带),如果没有,可以通过以下命令进行安装

apt-get install openssl

openssl 安装完毕后,我们就可以开始生成私钥、公钥了。首先,生成原始 RSA 私钥文件

openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

注:这里生成了一个长度为 1024bit 的密钥,转化为字节就是 128byte

其次,将原始 RSA 私钥转换为 pkcs8 格式

openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -nocrypt -out private_key.pem

最后,生成 RSA 公钥

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

在需要使用的时候,我们将私钥 rsa_private_key.pem 放在服务器端,公钥发放给需要与我们进行加密通信的一方就可以了。

4.php-rsa 加密解密实例

现在我们可以使用 php 进行 RSA 的加密解密了,但在此之前,你首先要看看你有没有安装或开启 phpopenssl 扩展,可以通过文件输出 phpinfo() 或者通过命令行输出 php -m | less 来查看是否安装开启了此扩展,也可以通过 extension_loaded() 函数来判断扩展是否开启,如果没有,则通过该命令进行安装(以 ubuntu 为例):

apt-get install php7.0-openssl

当然,如果你是 Windows 操作系统,可以下载对应版本的 php_openssl.dll

好了,现在我们来编写一个 php-RSA 的服务器类库,这个类库的工作其实很简单,就是封装一些 php 针对 RSA 操作的函数,方便我们加密解密。

class Rsa
{
    private $_config = [
        'public_key' => '',
        'private_key' => '',
    ];

    public function __construct($private_key_filepath, $public_key_filepath) {
        $this->_config['private_key'] = $this->_getContents($private_key_filepath);
        $this->_config['public_key'] = $this->_getContents($public_key_filepath);
    }

    /**
     * @uses 获取文件内容
     * @param $file_path string
     * @return bool|string
     */
    private function _getContents($file_path) {
        file_exists($file_path) or die ('密钥或公钥的文件路径错误');
        return file_get_contents($file_path);
    }

    /**     
     * @uses 获取私钥
     * @return bool|resource     
     */ 
    private function _getPrivateKey() {
       $priv_key = $this->_config['private_key'];
       return openssl_pkey_get_private($priv_key);
    }

    /**     
     * @uses 获取公钥
     * @return bool|resource     
     */    
    private function _getPublicKey() {        
        $public_key = $this->_config['public_key'];
        return openssl_pkey_get_public($public_key);
    }

    /**     
     * @uses 私钥加密
     * @param string $data     
     * @return null|string     
     */    
    public function privEncrypt($data = '') {        
        if (!is_string($data)) {
            return null;       
        }
        return openssl_private_encrypt($data, $encrypted, $this->_getPrivateKey()) ? base64_encode($encrypted) : null;
    }

    /**     
     * @uses 公钥加密     
     * @param string $data     
     * @return null|string     
     */    
    public function publicEncrypt($data = '') {        
        if (!is_string($data)) {
            return null;        
        }        
        return openssl_public_encrypt($data, $encrypted, $this->_getPublicKey()) ? base64_encode($encrypted) : null;
    }

    /**     
     * @uses 私钥解密     
     * @param string $encrypted     
     * @return null     
     */    
    public function privDecrypt($encrypted = '') {        
        if (!is_string($encrypted)) {
            return null;        
        }
        return (openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted), $decrypted, $this->_getPrivateKey())) ? $decrypted : null;
    }    

    /**     
     * @uses 公钥解密     
     * @param string $encrypted     
     * @return null     
     */    
    public function publicDecrypt($encrypted = '') {        
        if (!is_string($encrypted)) {
            return null;        
        }        
           return (openssl_public_decrypt(base64_decode($encrypted), $decrypted, $this->_getPublicKey())) ? $decrypted : null;
    }
}

好了,现在我们调用 Rsa 类,对数据进行加密解密

$private_key = 'private_key.pem'; // 私钥路径
$public_key = 'rsa_public_key.pem'; // 公钥路径
$rsa = new Rsa($private_key, $public_key);

$origin_data = '这是一条测试数据';

$ecryption_data = $rsa->privEncrypt($origin_data);

$decryption_data = $rsa->publicDecrypt($ecryption_data);

echo '私钥加密后的数据为:' . $ecryption_data;
echo PHP_EOL;
echo '公钥解密后的数据为: ' . $decryption_data;
echo PHP_EOL;

最后我们看到输出:

最后要说明的是,公钥、私钥都可以加密,也都可以解密。其中:用公钥加密需要私钥解密,称为“加密”。由于私钥是不公开的,确保了内容的保密,没有私钥无法获得内容;用私钥加密需要公钥解密,称为“签名”。由于公钥是公开的,任何人都可以解密内容,但只能用发布者的公钥解密,验证了内容是该发布者发出的。

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