一篇搞定RSA加密與SHA簽名|與Java完全同步

看到這篇文章的同學(xué)可幸福了，當(dāng)時在做RSA加密與簽名的時候網(wǎng)上的資料簡直不要太老，做完后實(shí)在是忍受不下去了，這篇文章我會詳細(xì)講解iOS如何實(shí)現(xiàn)RSA加密與簽名，并且與Java完全同步，這是我的第二篇博客，若有什么不足之處還請大家指教。

基礎(chǔ)知識

<p>

  1. 什么是RSA？
    答：RSA是一種非對稱加密算法，常用來對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，配合上數(shù)字摘要算法，也可以進(jìn)行文字簽名。

  2. 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數(shù)小的，padding就是通過一些填充方式來限制明文的長度。后面會詳細(xì)介紹padding的幾種模式以及分段加密。

  3. 加密和加簽有什么區(qū)別？
    答：加密：公鑰放在客戶端，并使用公鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，服務(wù)端拿到數(shù)據(jù)后用私鑰進(jìn)行解密；
    加簽：私鑰放在客戶端，并使用私鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加簽，服務(wù)端拿到數(shù)據(jù)后用公鑰進(jìn)行驗(yàn)簽。
    前者完全為了加密；后者主要是為了防惡意攻擊，防止別人模擬我們的客戶端對我們的服務(wù)器進(jìn)行攻擊，導(dǎo)致服務(wù)器癱瘓。

基本原理<p>

RSA使用“密鑰對”對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密解密，在加密解密前需要先生存公鑰（Public Key）和私鑰（Private Key）。
公鑰(Public key): 用于加密數(shù)據(jù). 用于公開, 一般存放在數(shù)據(jù)提供方, 例如iOS客戶端。
私鑰(Private key): 用于解密數(shù)據(jù). 必須保密, 私鑰泄露會造成安全問題。
iOS中的Security.framework提供了對RSA算法的支持，這種方式需要對密匙對進(jìn)行處理, 根據(jù)public key生成證書, 通過private key生成p12格式的密匙。想想jave直接用字符串進(jìn)行加密解密簡單多了。(⊙o⊙)…

實(shí)戰(zhàn)

<p>

證書生成

RSA加密這塊公鑰、私鑰必不可少的。Apple是不支持直接使用字符串進(jìn)行加密解密的，推薦使用p12文件。這邊教大家去生成在加密中使用到的所有文件，并提供給Java使用，想當(dāng)年這個公鑰私鑰搞了半天了。 %>_<%

  • 生成模長為1024bit的私鑰
    openssl genrsa -out private_key.pem 1024
  • 生成certification require file
    openssl req -new -key private_key.pem -out rsaCertReq.csr
  • 生成certification 并指定過期時間
    openssl x509 -req -days 3650 -in rsaCertReq.csr -signkey private_key.pem -out rsaCert.crt
  • 生成公鑰供iOS使用
    openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out public_key.der
  • 生成私鑰供iOS使用 這邊會讓你輸入密碼，后期用到在生成secKeyRef的時候會用到這個密碼
    openssl pkcs12 -export -out private_key.p12 -inkey private_key.pem -in rsaCert.crt
  • 生成pem結(jié)尾的公鑰供Java使用
    openssl rsa -in private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout
  • 生成pem結(jié)尾的私鑰供Java使用openssl pkcs8 -topk8 -in private_key.pem -out pkcs8_private_key.pem -nocrypt

以上所有的步驟都是在終端下完成的哦 (__)**

生成公鑰和私鑰的secKeyRef<p>

//根據(jù)你的p12文件生成私鑰對應(yīng)的SecKeyRef 這邊返回若是nil 請檢查你p12文件的生成步驟
- (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;
}

  • //根據(jù)你的der文件公鑰對應(yīng)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;
    }

加密與解密 <p>

- (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<blockCount; i++) {
    unsigned long bufferSize = MIN(blockSize , [data length] - i * blockSize);
    NSData *buffer = [data subdataWithRange:NSMakeRange(i * blockSize, bufferSize)];
    OSStatus status = SecKeyEncrypt(key, kSecPaddingPKCS1, (const uint8_t *)[buffer bytes], [buffer length], cipherBuffer, &cipherBufferSize);

    if (status != noErr) {
        return nil;
    }
    
    NSData *encryptedBytes = [[NSData alloc] initWithBytes:(const void *)cipherBuffer length:cipherBufferSize];
    [encryptedData appendData:encryptedBytes];
    }

  if (cipherBuffer){
    free(cipherBuffer);
  }

  return encryptedData;
  }
    • (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;
    }
    <p>

RSA加密中的Padding<p>

  • RSA_PKCS1_PADDING 填充模式，最常用的模式
    要求: 輸入：必須 比 RSA 鑰模長(modulus) 短至少11個字節(jié), 也就是　RSA_size(rsa) – 11 如果輸入的明文過長，必須切割，然后填充。
    輸出：和modulus一樣長
    根據(jù)這個要求，對于1024bit的密鑰，block length = 1024/8 – 11 = 117 字節(jié)

  • RSA_PKCS1_OAEP_PADDING
    輸入：RSA_size(rsa) – 41
    輸出：和modulus一樣長

  • RSA_NO_PADDING　　不填充
    輸入：可以和RSA鑰模長一樣長，如果輸入的明文過長，必須切割，　然后填充
    輸出：和modulus一樣長

簽名與驗(yàn)證<p>

//對數(shù)據(jù)進(jìn)行sha256簽名
  - (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;
    }

  •     //這邊對簽名的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證 驗(yàn)簽成功，則返回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;
  }

文章到此就結(jié)束了，希望這篇文章對大家有所幫助。想看demo的請點(diǎn)擊：XYRSACryptor

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