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分类： 嵌入式
2018-11-03 19:36:37
一. RSA PEM文件格式
1. PEM私钥格式文件
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-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
-----END RSA PRIVATE KEY-----
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2. PEM公钥格式文件
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-----BEGIN PUBLIC KEY-----
-----END PUBLIC KEY-----
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3. PEM RSAPublicKey公钥格式文件
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-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
-----END RSA PUBLIC KEY-----
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二. OpenSSL密钥相关命令
1. 生成密钥
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openssl genrsa -out key.pem 1024
-out 指定生成文件，此文件包含公钥和私钥两部分，所以即可以加密，也可以解密
1024 生成密钥的长度
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2. 提取PEM格式公钥
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openssl rsa -in key.pem -pubout -out pubkey.pem
-in 指定输入的密钥文件
-out 指定提取生成公钥的文件(PEM公钥格式)
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3. 提取PEM RSAPublicKey格式公钥
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openssl rsa -in key.pem -RSAPublicKey_out -out pubkey.pem
-in 指定输入的密钥文件
-out 指定提取生成公钥的文件(PEM RSAPublicKey格式)
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4. 公钥加密文件
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openssl rsautl -encrypt -in input.file -inkey pubkey.pem -pubin -out output.file
-in 指定被加密的文件
-inkey 指定加密公钥文件
-pubin 表面是用纯公钥文件加密
-out 指定加密后的文件
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5. 私钥解密文件
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openssl rsautl -decrypt -in input.file -inkey key.pem -out output.file
-in 指定需要解密的文件
-inkey 指定私钥文件
-out 指定解密后的文件
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三. RSA相关API
1. 基本数据结构
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struct {
BIGNUM *n; // public modulus
BIGNUM *e; // public exponent
BIGNUM *d; // private exponent
BIGNUM *p; // secret prime factor
BIGNUM *q; // secret prime factor
BIGNUM *dmp1; // d mod (p-1)
BIGNUM *dmq1; // d mod (q-1)
BIGNUM *iqmp; // q^-1 mod p
// ...
} RSA;
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2. BN大数系列函数
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//新生成一个BIGNUM结构
BIGNUM *BN_new(void);
//释放一个BIGNUM结构，释放完后a=NULL;
void BN_free(BIGNUM *a);
//初始化所有项均为0，一般为BN_ init(&c)
void BN_init(BIGNUM *);
//将a中所有项均赋值为0，但是内存并没有释放
void BN_clear(BIGNUM *a);
//相当与将BN_free和BN_clear综合，要不就赋值0，要不就释放空间。
void BN_clear_free(BIGNUM *a);
//设置大数a为整数w
int BN_set_word(BIGNUM *a, unsigned long w);
//假如大数a能表示为long型，那么返回一个long型数
unsigned long BN_get_word(BIGNUM *a);
//产生一个加密用的强bits的伪随机数
//若top=-1,最高位为0,top=0，最高位为1,top=1,最高位和次高位为1,bottom为真,随机数为偶数
int BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom);
//将 a 转化为字符串存入to，to的空间必须大于BN_num_bytes(a)
int BN_bn2bin(const BIGNUM *a, unsigned char *to);
//将s中的len位的正整数转化为大数
BIGNUM *BN_bin2bn(const unsigned char *s, int len, BIGNUM *ret);
//将大数转化为16进制字符串
char *BN_bn2hex(const BIGNUM *a);
//将大数转化为10进制字符串
char *BN_bn2dec(const BIGNUM *a);
//将16进制字符串转成大数
int BN_hex2bn(BIGNUM **a, const char *str);
//将10进制字符串传成大数
int BN_dec2bn(BIGNUM **a, const char *str);
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3. RSA系列函数
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//初始化一个RSA结构
RSA * RSA_new(void);
//释放一个RSA结构
void RSA_free(RSA *rsa);
//RSA私钥产生函数
//产生一个模为num位的密钥对，e为公开的加密指数，一般为65537（0x10001）
RSA *RSA_generate_key(int num, unsigned long e,void (*callback)(int,int,void *), void *cb_arg);
//判断位数函数, 返回RSA模的位数
int RSA_size(const RSA *rsa);
//测试p、q是否为素数
int RSA_check_key(RSA *rsa);
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4. PEM系列函数
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//从文件中加载RSAPublicKey格式公钥证书
RSA *PEM_read_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA **x, pem_password_cb *cb, void *u);
//从BIO重加载RSAPublicKey格式公钥证书
RSA *PEM_read_bio_RSAPublicKey(BIO *bp, RSA **x, pem_password_cb *cb, void *u);
//输出RSAPublicKey公钥证书到文件
int PEM_write_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA *x);
//输出RSAPublicKey公钥证书到BIO
int PEM_write_bio_RSAPublicKey(BIO *bp, RSA *x);
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5. RSA加密API
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int RSA_public_encrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
参数说明：
flen: 要加密信息长度
from: 要加密信息
to: 加密后的信息
padding: 采取的加密方案, 分为: RSA_PKCS1_PADDING, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING, RSA_SSLV23_PADDING, RSA_NO_PADDING
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6. RSA解密API
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int RSA_private_decrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
参数说明：
flen: 要解密的信息长度
from: 要解密的信息
to: 解密后的信息
padding: 采取的解密方案
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四. RSA编程示例
1. 数据加、密解密示例
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#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PRIKEY "prikey.pem"
#define PUBKEY "pubkey.pem"
#define BUFFSIZE 4096
/************************************************************************
* RSA加密解密函数
*
* file: test_rsa_encdec.c
* gcc -Wall -O2 -o test_rsa_encdec test_rsa_encdec.c -lcrypto -lssl
*
* author: tonglulin@gmail.com by
************************************************************************/
char *my_encrypt(char *str, char *pubkey_path)
{
RSA *rsa = NULL;
FILE *fp = NULL;
char *en = NULL;
int len = 0;
int rsa_len = 0;
if ((fp = fopen(pubkey_path, "r")) == NULL) {
return NULL;
}
/* 读取公钥PEM，PUBKEY格式PEM使用PEM_read_RSA_PUBKEY函数 */
if ((rsa = PEM_read_RSAPublicKey(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) {
return NULL;
}
RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);
len = strlen(str);
rsa_len = RSA_size(rsa);
en = (char *)malloc(rsa_len + 1);
memset(en, 0, rsa_len + 1);
if (RSA_public_encrypt(rsa_len, (unsigned char *)str, (unsigned char*)en, rsa, RSA_NO_PADDING) < 0) {
return NULL;
}
RSA_free(rsa);
fclose(fp);
return en;
}
char *my_decrypt(char *str, char *prikey_path)
{
RSA *rsa = NULL;
FILE *fp = NULL;
char *de = NULL;
int rsa_len = 0;
if ((fp = fopen(prikey_path, "r")) == NULL) {
return NULL;
}
if ((rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) {
return NULL;
}
RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);
rsa_len = RSA_size(rsa);
de = (char *)malloc(rsa_len + 1);
memset(de, 0, rsa_len + 1);
if (RSA_private_decrypt(rsa_len, (unsigned char *)str, (unsigned char*)de, rsa, RSA_NO_PADDING) < 0) {
return NULL;
}
RSA_free(rsa);
fclose(fp);
return de;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
char *src = "hello, world!";
char *en = NULL;
char *de = NULL;
printf("src is: %s\n", src);
en = my_encrypt(src, PUBKEY);
printf("enc is: %s\n", en);
de= my_decrypt(en, PRIKEY);
printf("dec is: %s\n", de);
if (en != NULL) {
free(en);
}
if (de != NULL) {
free(de);
}
return 0;
}
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2. PEM/BIGNUM公钥转换示例
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#include
#include
#include
#include
/************************************************************************
* RSA PEM/BIGNUM公钥转换函数
*
* file: test_rsa_pubkey.c
* gcc -Wall -O2 -o test_rsa_pubkey test_rsa_pubkey.c -lcrypto -lssl
*
* author: tonglulin@gmail.com by
************************************************************************/
const char *n = "C7301B330C4E123E4FA9F54F49121E8CE07974D8BFEF1D39EC9245D573D66E7FAC258F86E2B0816C6BA875F10673E655E6A8DF48DEFDDB655E253ED5A4A0FBAD50D68E91D0459F9F2377BB8CA1583E3F83C06343A5A1177C903F498A6D14015CC975522BE4446CD1EB87E88EF05A863AF0DD7C4D413CF603EDF4893EEC063BE3";
const char *pubkey = "-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----\nMIGJAoGBAMcwGzMMThI+T6n1T0kSHozgeXTYv+8dOeySRdVz1m5/rCWPhuKwgWxr\nqHXxBnPmVeao30je/dtlXiU+1aSg+61Q1o6R0EWfnyN3u4yhWD4/g8BjQ6WhF3yQ\nP0mKbRQBXMl1UivkRGzR64fojvBahjrw3XxNQTz2A+30iT7sBjvjAgMBAAE=\n-----END RSA PUBLIC KEY-----";
int main(int argc, char *argv[])
{
RSA *rsa = NULL;
BIO *bio = NULL;
BIGNUM *bne = NULL;
BIGNUM *bnn = NULL;
FILE *fp = NULL;
unsigned long e = 65537;
if (argc < 2) {
printf("%s pem|bignum args\n", argv[0]);
return -1;
}
/* 将PEM转换为大数字符串 */
if (strcasecmp(argv[1], "bignum") == 0) {
if (argc == 3) {
/* 从外部文件读 */
fp = fopen(argv[2], "r");
if (fp == NULL) {
return -1;
}
rsa = PEM_read_RSAPublicKey(fp, &rsa, NULL, NULL);
if (rsa == NULL) {
return -1;
}
}
else {
/* 从内存数据读 */
bio = BIO_new(BIO_s_mem());
BIO_puts(bio, pubkey);
rsa = PEM_read_bio_RSAPublicKey(bio, &rsa, NULL, NULL);
if (rsa == NULL) {
return -1;
}
}
RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);
printf("%s\n", BN_bn2hex(rsa->n));
printf("%s\n", BN_bn2hex(rsa->e));
if (argc == 3) {
fclose(fp);
}
else {
BIO_free(bio);
}
RSA_free(rsa);
}
/* 将大数字符串转换为PEM文件 */
else if (strcasecmp(argv[1], "pem") == 0) {
bne = BN_new();
if (bne == NULL) {
return -1;
}
bnn = BN_new();
if (bnn == NULL) {
BN_free(bne);
return -1;
}
rsa = RSA_new();
if (rsa == NULL) {
BN_free(bnn);
BN_free(bne);
return -1;
}
rsa->e = bne;
rsa->n = bnn;
/* 设置模数 */
BN_set_word(bne, e);
if (argc == 3) {
BN_hex2bn(&bnn, argv[2]);
}
else {
BN_hex2bn(&bnn, n);
}
PEM_write_RSAPublicKey(stdout, rsa);
RSA_free(rsa);
}
else {
return -1;
}
return 0;
}
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3. 密钥生成示例
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#include
#include
#include
#include
#include
#include
/************************************************************************
* RSA密钥生成函数
*
* file: test_rsa_genkey.c
* gcc -Wall -O2 -o test_rsa_genkey test_rsa_genkey.c -lcrypto
*
* author: tonglulin@gmail.com by
************************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{
/* 产生RSA密钥 */
RSA *rsa = RSA_generate_key(1024, 65537, NULL, NULL);
printf("BIGNUM: %s\n", BN_bn2hex(rsa->n));
/* 提取私钥 */
printf("PRIKEY:\n");
PEM_write_RSAPrivateKey(stdout, rsa, NULL, NULL, 0, NULL, NULL);
/* 提取公钥 */
unsigned char *n_b = (unsigned char *)calloc(RSA_size(rsa), sizeof(unsigned char));
unsigned char *e_b = (unsigned char *)calloc(RSA_size(rsa), sizeof(unsigned char));
int n_size = BN_bn2bin(rsa->n, n_b);
int b_size = BN_bn2bin(rsa->e, e_b);
RSA *pubrsa = RSA_new();
pubrsa->n = BN_bin2bn(n_b, n_size, NULL);
pubrsa->e = BN_bin2bn(e_b, b_size, NULL);
printf("PUBKEY: \n");
PEM_write_RSAPublicKey(stdout, pubrsa);
RSA_free(rsa);
RSA_free(pubrsa);
return 0;
}
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