RSA基本介绍、加解密、加验签

学习目标：

• 公钥与私钥
• 加密、解密
• 加签、验签
• 使用场景
• 加密、解密代码
• 加签、验签代码

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学习内容：

提示：前面是一些数据概念的表述，后面会举例，进一步说明和使用；

一、概念

RSA加密是一种非对称加密算法。数据传输过程中不进行秘钥的传递。确保了信息的安全性，避免了直接传递秘钥所造成的被破解的风险。与对称加密算法不同的是，RSA算法有两个不同的密钥，一个是公钥，一个是私钥。

1. 公钥与私钥

公钥：公钥用来给数据加密，用公钥加密的数据只能用私钥解密。
私钥：私钥用来给需要传输的文本的摘要进行加密，获得密文的这个过程也叫做 签名，同理用私钥签名的数据只能用公钥来实现签名验证。

2.加密、解密

我们通常所说的加密、解密指的是：公钥加密，私钥解密，加密是为了防止信息被泄漏。

3.加签、验签

通常所说的加签、验签指的是：私钥加签、公钥验签，加签是为了防止信息被篡改。

4.使用场景

网络通信安全、数字签名、身份认证、数据加密等。

举例场景一：聊天

RSA加密的过程
（1）A 生成了一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开自己留着，公钥公开 ，发送给所有想发送的人。
（2）A 传递公钥给 B，B用A的公钥，对信息加密，发送给A
（3）A 接收到 B，发送的信息，用A的私钥，解密信息，获取数据。
这个过程，有两次传递，一次是A将公钥传给B，第二次是B将公钥加密后的信息传给A，即使两次均被恶意获取，也没有关系，只有A手中的私钥，可以解密出准确的信息。

场景二：A收到B的信息后，需要回复“收到”，形成闭环

RSA签名的过程：
（1）A 生成了一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开自己留着，公钥公开 ，所有人可以获取。
（2）A用私钥将要发送的信息进行加签，形成签名，发送给B。
（3）B接收到A发送的信息，获取A的公钥进行验签，如果验签失败证明消息被篡改。

这个过程中也有2次传递，第一次A将私钥加密的信息传递给B，第二次 B 获取 A 的公钥，即使被恶意截获，也没有危险，即使知道了消息的内容，也无法伪造带签名的信息回复给B，因为只有A的私钥才能对信息进行签名，防止了信息被恶意篡改。

但是，综合上边两个场景你会发现，第一个场景虽然被截获但并没有泄漏，但是可以利用截获的公钥，加密假的指令，然后传递给A。第二个场景虽然截获的消息不能被篡改，但是消息的内容，可以利用公钥来获得，并不能防止泄漏。所以在实际应用中，要根据情况使用，也可以同时使用加密和签名，
比如A和B都有一套自己的公钥和秘钥，当 A 要给B发送消息时，先用 B 的 公钥对消息加密，再用A的私钥对消息签名。B在拿到消息后，先用A的公钥对消息验签，确认数据没有被恶意篡改。再用B的私钥，对消息解密获得最终信息。达到既不泄露也不篡改，更能保证信息的安全性。

RSA加解密、签名验签的代码

rsa双向加密

相关函数

openssl_public_encrypt() 公钥加密 => openssl_private_decrypt() 私钥解密
openssl_private_encrypt() 私钥加密 => openssl_public_decrypt() 公钥解密
openssl_sign() 私钥加签 => openssl_verify() 公钥验签

加密与解密

openssl_public_encrypt() 公钥加密 => openssl_private_decrypt() 私钥解密

<?php
	 /**
     * 公钥加密
     * @param $data 需要加密数据
     * @return string|null
     *
     */
     define('BAOFOO_ENCRYPT_LEN',50);
    public function pubEncrypt($data){

        if(!is_string($data)){
            return null;
        }
        $data = json_encode($data,320);
        $encryptdata= "";
        $totalLen = strlen($data);
        $encryptPos = 0;
        while($encryptPos < $totalLen){
            openssl_public_encrypt(substr($data,$encryptPos,BAOFOO_ENCRYPT_LEN),$encrypted,$publickey);
            $encryptdata .= base64_encode($encrypted).',';
            $encryptPos += BAOFOO_ENCRYPT_LEN;
        }
        if($encryptdata){
            return $encryptdata;
        }
        return null;
    }
	/**
     * 秘钥解密
     * @param $encrypted   需要解密数据
     * @return mixed|null
     */
    public function privDecrypt($encrypted){
        if(!is_string($encrypted)){
            return null;
        }
        $crypto = '';
        $crypted = explode(',',substr($encrypted,0,-1));
        foreach($crypted as $chunk){
            openssl_private_decrypt(base64_decode($chunk),$decrypted,$privatekey);
            $crypto .= $decrypted;
        }
        return $crypto;
    }


?>

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openssl_private_encrypt() 私钥加密 => openssl_public_decrypt() 公钥解密同上不做过多赘述。

注意：RSA加密中必须考虑到密码长度、明文长度和密文长度问题。明文长度需要小于私钥长度 。而密文长度则等于密钥长度。因此当加密内容长度大于密钥长度时，有效的rsa加解密就需要对内容进行分段。
所以如果要对任意长度的数据进行加密，就需要将数据分段进行注意加密，并将结果进行拼接。同样，解码也需要分段解码，并将结果进行拼接。

签名与验签

<?php
 /**
     * 私钥加签
     * @param $data  需要加签的数据
     * @return string|null
     */
    public function sign($data){
        $data = json_encode($data,320);
        $signdata = "";
        $totalLen =strlen($data);
        $signPos = 0;
        while($signPos <$totalLen){
            openssl_sign(substr($data,$signPos,BAOFOO_ENCRYPT_LEN),$sign,$this->privatekey);
            $signdata .= base64_encode($sign).',';
            $signPos += BAOFOO_ENCRYPT_LEN;
        }
        return $signdata;

    }

    /**
     * 公钥验证
     * @param $data	源数据/hash算法后的值
     * @param $sign	签名
     * @return bool|null
     */
    public function verify($data,$sign){
        $signdata = explode(',',substr($sign,0,-1));
        $data = json_encode($data,320);
        $signPos = 0;
        $res = '';
        foreach($signdata as $chunk){
            $res = (bool)openssl_verify(substr($data,$signPos,BAOFOO_ENCRYPT_LEN),base64_decode($chunk),$this->publickey);
            if(!$res){
				return null;
			}
            $signPos += BAOFOO_ENCRYPT_LEN;
        }
        return $res;

    }
?>
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