一篇搞定RSA加密与SHA签名|与Java完全同步

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看到这篇文章的同学可幸福了,当时在做RSA加密与签名的时候网上的资料简直不要太老,做完后实在是忍受不下去了,这篇文章我会详细讲解iOS如何实现RSA加密与签名,并且与Java完全同步,这是我的第二篇博客,若有什么不足之处还请大家指教。

基础知识

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  1. 什么是RSA?
    答:RSA是一种非对称加密算法,常用来对传输数据进行加密,配合上数字摘要算法,也可以进行文字签名。

  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数小的,padding就是通过一些填充方式来限制明文的长度。后面会详细介绍padding的几种模式以及分段加密。

  3. 加密和加签有什么区别?
    答:加密:公钥放在客户端,并使用公钥对数据进行加密,服务端拿到数据后用私钥进行解密;
    加签:私钥放在客户端,并使用私钥对数据进行加签,服务端拿到数据后用公钥进行验签。
    前者完全为了加密;后者主要是为了防恶意攻击,防止别人模拟我们的客户端对我们的服务器进行攻击,导致服务器瘫痪。

基本原理<p>

RSA使用“密钥对”对数据进行加密解密,在加密解密前需要先生存公钥(Public Key)和私钥(Private Key)。
公钥(Public key): 用于加密数据. 用于公开, 一般存放在数据提供方, 例如iOS客户端。
私钥(Private key): 用于解密数据. 必须保密, 私钥泄露会造成安全问题。
iOS中的Security.framework提供了对RSA算法的支持,这种方式需要对密匙对进行处理, 根据public key生成证书, 通过private key生成p12格式的密匙。想想jave直接用字符串进行加密解密简单多了。(⊙o⊙)…

实战

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证书生成

RSA加密这块公钥、私钥必不可少的。Apple是不支持直接使用字符串进行加密解密的,推荐使用p12文件。这边教大家去生成在加密中使用到的所有文件,并提供给Java使用,想当年这个公钥私钥搞了半天了。 %>_<%

  • 生成模长为1024bit的私钥
    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 并指定过期时间
    openssl x509 -req -days 3650 -in rsaCertReq.csr -signkey private_key.pem -out rsaCert.crt
  • 生成公钥供iOS使用
    openssl x509 -outform der -in rsaCert.crt -out public_key.der
  • 生成私钥供iOS使用 这边会让你输入密码,后期用到在生成secKeyRef的时候会用到这个密码
    openssl pkcs12 -export -out private_key.p12 -inkey private_key.pem -in rsaCert.crt
  • 生成pem结尾的公钥供Java使用
    openssl rsa -in private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout
  • 生成pem结尾的私钥供Java使用openssl pkcs8 -topk8 -in private_key.pem -out pkcs8_private_key.pem -nocrypt

以上所有的步骤都是在终端下完成的哦 (__)**

生成公钥和私钥的secKeyRef<p>

//根据你的p12文件生成私钥对应的SecKeyRef 这边返回若是nil 请检查你p12文件的生成步骤
- (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;
}
  • //根据你的der文件公钥对应的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;
    }

加密与解密 <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: 输入:必须 比 RSA 钥模长(modulus) 短至少11个字节, 也就是 RSA_size(rsa) – 11 如果输入的明文过长,必须切割,然后填充。
    输出:和modulus一样长
    根据这个要求,对于1024bit的密钥,block length = 1024/8 – 11 = 117 字节

  • RSA_PKCS1_OAEP_PADDING
    输入:RSA_size(rsa) – 41
    输出:和modulus一样长

  • RSA_NO_PADDING  不填充
    输入:可以和RSA钥模长一样长,如果输入的明文过长,必须切割, 然后填充
    输出:和modulus一样长

签名与验证<p>

//对数据进行sha256签名
  - (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;
    }
  •     //这边对签名的数据进行验证 验签成功,则返回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;
      }
    

文章到此就结束了,希望这篇文章对大家有所帮助。想看demo的请点击:XYRSACryptor

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