openssl rsa密钥格式的问题，解决了php和c++协同开发的密钥格式问题

OpenSSL编程-RSA编程详解
 本文由 大佟 发表于 2014年06月26日, 浏览: 1,954次 , 评论: 0条

一. RSA PEM文件格式
 
1. PEM私钥格式文件
 -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
-----END RSA PRIVATE KEY-----
 
2. PEM公钥格式文件
 -----BEGIN PUBLIC KEY-----
-----END PUBLIC KEY-----
 
3. PEM RSAPublicKey公钥格式文件
 -----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
-----END RSA PUBLIC KEY-----
 
二. OpenSSL密钥相关命令
 
1. 生成密钥
 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
 
2. 提取PEM格式公钥
 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)
 
3. 提取PEM RSAPublicKey格式公钥
 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)
 
4. 公钥加密文件
 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
 
5. 私钥解密文件
 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
 
三. RSA相关API
 
1. 基本数据结构
 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;

 
2. BN大数系列函数
 //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);
 
3. RSA系列函数
 //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);
 
4. PEM系列函数
 //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);
 
5. RSA加密API
 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
 
6. RSA解密API
 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
 
四. RSA编程示例
 
1. 数据加、密解密示例
 #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 www.qmailer.net
 ************************************************************************/

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)         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)         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;
}
 
2. PEM/BIGNUM公钥转换示例
 #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 www.qmailer.net
 ************************************************************************/

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         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;
}
 
3. 密钥生成示例
 #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 www.qmailer.net
 ************************************************************************/
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;
}

以上就介绍了openssl rsa密钥格式的问题，解决了php和c++协同开发的密钥格式问题，包括了方面的内容，希望对PHP教程有兴趣的朋友有所帮助。