公钥，私钥和数字签名这样最好理解，以及加解密实例

原文：http://blog.csdn.net/21aspnet/article/details/7249401

一、公钥加密 
假设一下，我找了两个数字，一个是1，一个是2。我喜欢2这个数字，就保留起来，不告诉你们(私钥），然后我告诉大家，1是我的公钥。

我有一个文件，不能让别人看，我就用1加密了。别人找到了这个文件，但是他不知道2就是解密的私钥啊，所以他解不开，只有我可以用
数字2，就是我的私钥，来解密。这样我就可以保护数据了。

我的好朋友x用我的公钥1加密了字符a，加密后成了b，放在网上。别人偷到了这个文件，但是别人解不开，因为别人不知道2就是我的私钥，
只有我才能解密，解密后就得到a。这样，我们就可以传送加密的数据了。

 

二、私钥签名
如果我用私钥加密一段数据（当然只有我可以用私钥加密，因为只有我知道2是我的私钥），结果所有的人都看到我的内容了，因为他们都知
道我的公钥是1，那么这种加密有什么用处呢？

但是我的好朋友x说有人冒充我给他发信。怎么办呢？我把我要发的信，内容是c，用我的私钥2，加密，加密后的内容是d，发给x，再告诉他
解密看是不是c。他用我的公钥1解密，发现果然是c。
这个时候，他会想到，能够用我的公钥解密的数据，必然是用我的私钥加的密。只有我知道我得私钥，因此他就可以确认确实是我发的东西。
这样我们就能确认发送方身份了。这个过程叫做数字签名。当然具体的过程要稍微复杂一些。用私钥来加密数据，用途就是数字签名。

 

总结：公钥和私钥是成对的，它们互相解密。

公钥加密，私钥解密。

私钥数字签名，公钥验证。

 

举例

比如有两个用户Alice和Bob，Alice想把一段明文通过双钥加密的技术发送给Bob，Bob有一对公钥和私钥，那么加密解密的过程如下：

1. Bob将他的公开密钥传送给Alice。
2. Alice用Bob的公开密钥加密她的消息，然后传送给Bob。
3. Bob用他的私人密钥解密Alice的消息。

　　上面的过程可以用下图表示，Alice使用Bob的公钥进行加密，Bob用自己的私钥进行解密。

例子和图出自《网络安全基础 应用与标准第二版》

 

RSA算法

RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

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利用openssl进行RSA加密解密

openssl是一个功能强大的工具包，它集成了众多密码算法及实用工具。我们即可以利用它提供的命令台工具生成密钥、证书来加密解密文件，也可以在利用其提供的API接口在代码中对传输信息进行加密。

RSA是一个非对称加密算法。简单说来，非对称加密算法就是说加密解密一个文件需要有两个密钥，一个用来加密，为公钥，一个用来解密，为私钥。证书可以用来授权公钥的使用。

今天小研究了下openssl的rsa加密，其中主要涉及利用公钥和密钥加解密文件，没有涉及对证书的操作。想要集体了解的可以去：

http://www.openssl.org/

http://blog.csdn.net/jiangsq12345/article/details/6066275

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首先介绍下命令台下openssl工具的简单使用：

生成一个密钥：

openssl genrsa -out test.key 1024

这里-out指定生成文件的。需要注意的是这个文件包含了公钥和密钥两部分，也就是说这个文件即可用来加密也可以用来解密。后面的1024是生成密钥的长度。

openssl可以将这个文件中的公钥提取出来：

openssl rsa -in test.key -pubout -out test_pub.key

-in指定输入文件，-out指定提取生成公钥的文件名。至此，我们手上就有了一个公钥，一个私钥（包含公钥）。现在可以将用公钥来加密文件了。

我在目录中创建一个hello的文本文件，然后利用此前生成的公钥加密文件：

openssl rsautl -encrypt -in hello -inkey test_pub.key -pubin -out hello.en 

-in指定要加密的文件，-inkey指定密钥，-pubin表明是用纯公钥文件加密，-out为加密后的文件。

解密文件：

openssl rsautl -decrypt -in hello.en -inkey test.key -out hello.de

-in指定被加密的文件，-inkey指定私钥文件，-out为解密后的文件。

至此，一次加密解密的过程告终。在实际使用中还可能包括证书，这个以后有机会再说~

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下来介绍下在程序如何利用之前生成的test.key和test_pub.key来进行信息的加密与解密（当然也可以直接利用openssl的API来生成密钥文件）。

下面是一个例子，这个例子利用已有的密钥来对source字符串进行加密与解密：

 1 #include
 2 #include
 3 #include<string.h>
 4 #include
 5 #include
 6 #include
 7 #define OPENSSLKEY "test.key"
 8 #define PUBLICKEY "test_pub.key"
 9 #define BUFFSIZE 1024
10 char* my_encrypt(char *str,char *path_key);//加密
11 char* my_decrypt(char *str,char *path_key);//解密
12 int main(void){
13     char *source="i like dancing !";
14     char *ptr_en,*ptr_de;
15     printf("source is    :%s\n",source);
16     ptr_en=my_encrypt(source,PUBLICKEY);
17     printf("after encrypt:%s\n",ptr_en);
18     ptr_de=my_decrypt(ptr_en,OPENSSLKEY);
19     printf("after decrypt:%s\n",ptr_de);
20     if(ptr_en!=NULL){
21         free(ptr_en);
22     }   
23     if(ptr_de!=NULL){
24         free(ptr_de);
25     }   
26     return 0;
27 }
28 char *my_encrypt(char *str,char *path_key){
29     char *p_en;
30     RSA *p_rsa;
31     FILE *file;
32     int flen,rsa_len;
33     if((file=fopen(path_key,"r"))==NULL){
34         perror("open key file error");
35         return NULL;    
36     }   
37     if((p_rsa=PEM_read_RSA_PUBKEY(file,NULL,NULL,NULL))==NULL){
38     //if((p_rsa=PEM_read_RSAPublicKey(file,NULL,NULL,NULL))==NULL){   换成这句死活通不过，无论是否将公钥分离源文件
39         ERR_print_errors_fp(stdout);
40         return NULL;
41     }   
42     flen=strlen(str);
43     rsa_len=RSA_size(p_rsa);
44     p_en=(unsigned char *)malloc(rsa_len+1);
45     memset(p_en,0,rsa_len+1);
46     if(RSA_public_encrypt(rsa_len,(unsigned char *)str,(unsigned char*)p_en,p_rsa,RSA_NO_PADDING)<0){
47         return NULL;
48     }
49     RSA_free(p_rsa);
50     fclose(file);
51     return p_en;
52 }
53 char *my_decrypt(char *str,char *path_key){
54     char *p_de;
55     RSA *p_rsa;
56     FILE *file;
57     int rsa_len;
58     if((file=fopen(path_key,"r"))==NULL){
59         perror("open key file error");
60         return NULL;
61     }
62     if((p_rsa=PEM_read_RSAPrivateKey(file,NULL,NULL,NULL))==NULL){
63         ERR_print_errors_fp(stdout);
64         return NULL;
65     }
66     rsa_len=RSA_size(p_rsa);
67     p_de=(unsigned char *)malloc(rsa_len+1);
68     memset(p_de,0,rsa_len+1);
69     if(RSA_private_decrypt(rsa_len,(unsigned char *)str,(unsigned char*)p_de,p_rsa,RSA_NO_PADDING)<0){
70         return NULL;
71     }
72     RSA_free(p_rsa);
73     fclose(file);
74     return p_de;
75 }

一个比较奇怪的问题：

37、38行中为从文件中获取密钥，发现如果使用openssl提供的PEM_read_RSAPublicKey方法会一直失败。

估计是文件格式的问题~