Android CMake轻松实现基于OpenSSL的RSA加解密

安全加密C语言库OpenSSL，在Android中服务器和客户端之间的签名验证和数据加密通信等。

OpenSSL系列文章：

一、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的HmacSHA1签名

二、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的SHA(1-512)签名

三、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的MD5信息摘要&异或加解密

四、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的AES加解密

五、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的RSA加解密

六、Android CMake轻松实现基于OpenSSL的RSA签名和验证

七、在Retrofit的基础上结合OpenSSL实现服务器和客户端之间数据加密通信

RSA加解密：

刚开始学习RSA秘钥算法，建议先去多了解概念，多读部分介绍性的文章，等了解了基本概念以及算法后一切都会得心应手的。RSA->非对称密码算法，也就是说该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密。公钥加密的数据必须使用私钥才可以解密，同样，私钥加密的数据也只能通过公钥进行解密。相比对称加密，非对称加密的安全性得到了提升，但是也存在明显的缺点，非对称加解密的效率要远远小于对称加解密。所以非对称加密往往被用在一些安全性要求比较高的应用或领域中。在本篇文章中只介绍公钥加密，私钥解密；私钥加密，公钥解密请下载源码阅读。

实现过程：

首先生成秘钥对，这里的秘钥长度（一般指模值位长度）可选择1024、2048、3072、4096...位数越长安全性越高，但性能会越低，同时密文长度也越长。RSA秘钥也可以从证书文件中读取，但本文是基于Android的，为了提高反编译门槛而采用JNI开发，所以我们可以直接把秘钥放在.so库中。对于RSA_PKCS1_PADDING补码方式来说，选择1024 bit的秘钥长度一次性最大加密长度：128-11字节，得到密文长度是128字节，如果不足117字节的数据加密后，密文长度也是128字节。由此可以得到下面的分段加密，同时也可以给目标密文分配合适的内存空间。
RSA加密

JNIEXPORT jbyteArray JNICALL
Java_com_alley_openssl_util_JniUtils_encodeByRSAPubKey(JNIEnv *env, jobject instance, jbyteArray keys_, jbyteArray src_) {
    LOGI("RSA->非对称密码算法，也就是说该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密");
    jbyte *keys = env->GetByteArrayElements(keys_, NULL);
    jbyte *src = env->GetByteArrayElements(src_, NULL);
    jsize src_Len = env->GetArrayLength(src_);

    int ret = 0, src_flen = 0, cipherText_offset = 0, desText_len = 0, src_offset = 0;

    RSA *rsa = NULL;
    BIO *keybio = NULL;

    LOGI("RSA->从字符串读取RSA公钥");
    keybio = BIO_new_mem_buf(keys, -1);
    LOGI("RSA->从bio结构中得到RSA结构");
    rsa = PEM_read_bio_RSA_PUBKEY(keybio, NULL, NULL, NULL);
    LOGI("RSA->释放BIO");
    BIO_free_all(keybio);

    int flen = RSA_size(rsa);
    desText_len = flen * (src_Len / (flen - 11) + 1);

    unsigned char *srcOrigin = (unsigned char *) malloc(src_Len);
    unsigned char *cipherText = (unsigned char *) malloc(flen);
    unsigned char *desText = (unsigned char *) malloc(desText_len);
    memset(desText, 0, desText_len);

    memset(srcOrigin, 0, src_Len);
    memcpy(srcOrigin, src, src_Len);

    LOGI("RSA->进行公钥加密操作");
    //RSA_PKCS1_PADDING最大加密长度：128-11；RSA_NO_PADDING最大加密长度：128
    for (int i = 0; i <= src_Len / (flen - 11); i++) {
        src_flen = (i == src_Len / (flen - 11)) ? src_Len % (flen - 11) : flen - 11;
        if (src_flen == 0) {
            break;
        }

        memset(cipherText, 0, flen);
        ret = RSA_public_encrypt(src_flen, srcOrigin + src_offset, cipherText, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);

        memcpy(desText + cipherText_offset, cipherText, ret);
        cipherText_offset += ret;
        src_offset += src_flen;
    }

    RSA_free(rsa);
    LOGI("RSA->CRYPTO_cleanup_all_ex_data");
    CRYPTO_cleanup_all_ex_data();

    LOGI("RSA->从jni释放数据指针");
    env->ReleaseByteArrayElements(keys_, keys, 0);
    env->ReleaseByteArrayElements(src_, src, 0);

    jbyteArray cipher = env->NewByteArray(cipherText_offset);
    LOGI("RSA->在堆中分配ByteArray数组对象成功，将拷贝数据到数组中");
    env->SetByteArrayRegion(cipher, 0, cipherText_offset, (jbyte *) desText);
    LOGI("RSA->释放内存");
    free(srcOrigin);
    free(cipherText);
    free(desText);

    return cipher;
}

RSA解密，补码方式应保持一致。

JNIEXPORT jbyteArray JNICALL
Java_com_alley_openssl_util_JniUtils_decodeByRSAPrivateKey(JNIEnv *env, jobject instance, jbyteArray keys_, jbyteArray src_) {
    LOGI("RSA->非对称密码算法，也就是说该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密");
    jbyte *keys = env->GetByteArrayElements(keys_, NULL);
    jbyte *src = env->GetByteArrayElements(src_, NULL);
    jsize src_Len = env->GetArrayLength(src_);

    int ret = 0, src_flen = 0, plaintext_offset = 0, descText_len = 0, src_offset = 0;

    RSA *rsa = NULL;
    BIO *keybio = NULL;

    LOGI("RSA->从字符串读取RSA私钥");
    keybio = BIO_new_mem_buf(keys, -1);
    LOGI("RSA->从bio结构中得到RSA结构");
    rsa = PEM_read_bio_RSAPrivateKey(keybio, NULL, NULL, NULL);
    LOGI("RSA->释放BIO");
    BIO_free_all(keybio);

    int flen = RSA_size(rsa);
    descText_len = (flen - 11) * (src_Len / flen + 1);

    unsigned char *srcOrigin = (unsigned char *) malloc(src_Len);
    unsigned char *plaintext = (unsigned char *) malloc(flen - 11);
    unsigned char *desText = (unsigned char *) malloc(descText_len);
    memset(desText, 0, descText_len);

    memset(srcOrigin, 0, src_Len);
    memcpy(srcOrigin, src, src_Len);

    LOGI("RSA->进行私钥解密操作");
    //一次性解密数据最大字节数RSA_size
    for (int i = 0; i <= src_Len / flen; i++) {
        src_flen = (i == src_Len / flen) ? src_Len % flen : flen;
        if (src_flen == 0) {
            break;
        }

        memset(plaintext, 0, flen - 11);
        ret = RSA_private_decrypt(src_flen, srcOrigin + src_offset, plaintext, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);

        memcpy(desText + plaintext_offset, plaintext, ret);
        plaintext_offset += ret;
        src_offset += src_flen;
    }

    RSA_free(rsa);
    LOGI("RSA->CRYPTO_cleanup_all_ex_data");
    CRYPTO_cleanup_all_ex_data();

    LOGI("RSA->从jni释放数据指针");
    env->ReleaseByteArrayElements(keys_, keys, 0);
    env->ReleaseByteArrayElements(src_, src, 0);

    jbyteArray cipher = env->NewByteArray(plaintext_offset);
    LOGI("RSA->在堆中分配ByteArray数组对象成功，将拷贝数据到数组中");
    env->SetByteArrayRegion(cipher, 0, plaintext_offset, (jbyte *) desText);
    LOGI("RSA->释放内存");
    free(srcOrigin);
    free(plaintext);
    free(desText);

    return cipher;
}

下载代码运行，在控制台中输入“body”，将看到所有调试信息。欢迎star，fork，转载。

源码：https://github.com/GitPhoenix/OpenSSL