c++ - 你能帮我了解一下在 C++ 中使用 rsa.h 进行 openssl 公钥加密吗？

我正在尝试使用 C++ 中 rsa 的 openssl 实现来了解公钥加密。你能帮我吗？到目前为止，这些是我的想法(如有必要，请更正)

Alice 通过网络连接到 Bob
Alice 和 Bob 想要安全的通信
Alice生成一对公钥/私钥并将公钥发送给Bob
Bob 收到公钥并用公钥加密一个随机生成的对称密码 key (例如河豚)并将结果发送给 Alice
Alice用原始生成的私钥解密密文，得到对称的blowfish key
Alice 和 Bob 现在都知道对称的 blowfish key 并且可以建立安全的通信 channel

现在，我查看了 openssl/rsa.h rsa 实现(因为我已经有 openssl/blowfish.h 的实践经验)，我看到了这两个函数:

int RSA_public_encrypt(int flen, unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
int RSA_private_decrypt(int flen, unsigned char *from,
 unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);

如果 Alice 要生成 *rsa，这将如何生成 rsa key 对？是否有类似 rsa_public 和 rsa_private 的东西是从 rsa 派生的？ *rsa 是否同时包含公钥和私钥，并且上述功能会根据需要公钥还是私钥自动删除必要的 key ？如果生成两个唯一的 *rsa 指针，那么实际上，我们有以下内容:

int RSA_public_encrypt(int flen, unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa_public, int padding);
int RSA_private_decrypt(int flen, unsigned char *from,
 unsigned char *to, RSA *rsa_private, int padding);

其次，*rsa公钥应该以什么格式发送给Bob？是否必须将其重新解释为字符数组，然后以标准方式发送？我听说过一些关于证书的事情——它们与证书有什么关系吗？

抱歉所有问题，最好的祝愿，本。

编辑:我目前雇用的 Coe:

/*
 *  theEncryptor.cpp
 *  
 *
 *  Created by ben on 14/01/2010.
 *  Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved.
 *
 */

#include "theEncryptor.h"
#include <iostream>
#include <sys/socket.h>
#include <sstream>

theEncryptor::theEncryptor()
{

}

void
theEncryptor::blowfish(unsigned char *data, int data_len, unsigned char* key, int enc)
{

    //  hash the key first! 
    unsigned char obuf[20];
    bzero(obuf,20);
    SHA1((const unsigned char*)key, 64, obuf);

    BF_KEY bfkey;
    int keySize = 16;//strlen((char*)key);
    BF_set_key(&bfkey, keySize, obuf);

    unsigned char ivec[16];
    memset(ivec, 0, 16);

    unsigned char* out=(unsigned char*) malloc(data_len);
    bzero(out,data_len);
    int num = 0;
    BF_cfb64_encrypt(data, out, data_len, &bfkey, ivec, &num, enc);

    //for(int i = 0;i<data_len;i++)data[i]=out[i];

    memcpy(data, out, data_len);
    free(out);  

}

void
theEncryptor::generateRSAKeyPair(int bits)
{
    rsa = RSA_generate_key(bits, 65537, NULL, NULL);
}


int
theEncryptor::publicEncrypt(unsigned char* data, unsigned char* dataEncrypted,int dataLen)
{   
    return RSA_public_encrypt(dataLen, data, dataEncrypted, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);   
}

int
theEncryptor::privateDecrypt(unsigned char* dataEncrypted,
                             unsigned char* dataDecrypted)
{
    return RSA_private_decrypt(RSA_size(rsa), dataEncrypted, 
                                   dataDecrypted, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
}

void 
theEncryptor::receivePublicKeyAndSetRSA(int sock, int bits)
{
    int max_hex_size = (bits / 4) + 1;
    char keybufA[max_hex_size];
    bzero(keybufA,max_hex_size);
    char keybufB[max_hex_size];
    bzero(keybufB,max_hex_size);
    int n = recv(sock,keybufA,max_hex_size,0); 
    n = send(sock,"OK",2,0);
    n = recv(sock,keybufB,max_hex_size,0); 
    n = send(sock,"OK",2,0); 
    rsa = RSA_new();
    BN_hex2bn(&rsa->n, keybufA);
    BN_hex2bn(&rsa->e, keybufB);
}

void 
theEncryptor::transmitPublicKey(int sock, int bits)
{
    const int max_hex_size = (bits / 4) + 1;
    long size = max_hex_size;
    char keyBufferA[size];
    char keyBufferB[size];
    bzero(keyBufferA,size);
    bzero(keyBufferB,size);
    sprintf(keyBufferA,"%s\r\n",BN_bn2hex(rsa->n));
    sprintf(keyBufferB,"%s\r\n",BN_bn2hex(rsa->e));
    int n = send(sock,keyBufferA,size,0);
    char recBuf[2];
    n = recv(sock,recBuf,2,0);
    n = send(sock,keyBufferB,size,0);
    n = recv(sock,recBuf,2,0);
}

void
theEncryptor::generateRandomBlowfishKey(unsigned char* key, int bytes)
{
            /*
    srand( (unsigned)time( NULL ) );
    std::ostringstream stm;
    for(int i = 0;i<bytes;i++){
        int randomValue = 65 + rand()% 26;
        stm << (char)((int)randomValue);
    }
    std::string str(stm.str());
    const char* strs = str.c_str();
    for(int i = 0;bytes;i++)key[i]=strs[i];
            */

    int n = RAND_bytes(key, bytes);

    if(n==0)std::cout<<"Warning key was generated with bad entropy. You should not consider communication to be secure"<<std::endl;

}

theEncryptor::~theEncryptor(){}

最佳答案

您实际上应该使用 openssl/evp.h 中的高级“信封加密”函数，而不是直接使用低级 RSA 函数。这些为您完成大部分工作，意味着您不必重新发明轮子。

在这种情况下，您将使用 EVP_SealInit()、EVP_SealUpdate() 和 EVP_SealFinal() 函数。对应的解密函数有EVP_OpenInit()、EVP_OpenUpdate()和EVP_OpenFinal()。我建议使用 EVP_aes_128_cbc() 作为密码类型参数的值。

将公钥加载到 RSA * 句柄后，您可以使用 EVP_PKEY_assign_RSA() 将其放入 EVP_PKEY * 处理 EVP 函数。

完成此操作后，要解决我在评论中提到的身份验证问题，您需要建立一个受信任的授权机构(“Trent”)。 Trent 的公钥为所有用户所知(与应用程序或类似应用程序一起分发 - 只需从 PEM 文件加载它)。 Alice 和 Bob 不交换裸露的 RSA 参数，而是交换 x509 证书，其中包含他们的 RSA 公钥和他们的名字，并由 Trent 签名。然后，爱丽丝和鲍勃各自验证他们从对方那里收到的证书(使用他们已经知道的特伦特的公钥)，包括在继续协议(protocol)之前检查相关名称是否正确。 OpenSSL 在 x509.h header 中包含用于加载和验证证书的函数。

这是一个示例，说明如何使用 EVP_Seal*() 给定收件人的公钥来加密文件。它将 PEM RSA 公钥文件(即由 openssl rsa -pubout 生成)作为命令行参数，从 stdin 读取源数据并将加密数据写入 stdout。要解密，请改用 EVP_Open*()，并使用 PEM_read_RSAPrivateKey() 读取私钥而不是公钥。

这并没有那么难——而且肯定比自己生成填充、IV 等更不容易出错(Seal 函数同时处理 RSA 和 AES 部分)。不管怎样，代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/err.h>

#include <arpa/inet.h> /* For htonl() */

int do_evp_seal(FILE *rsa_pkey_file, FILE *in_file, FILE *out_file)
{
    int retval = 0;
    RSA *rsa_pkey = NULL;
    EVP_PKEY *pkey = EVP_PKEY_new();
    EVP_CIPHER_CTX ctx;
    unsigned char buffer[4096];
    unsigned char buffer_out[4096 + EVP_MAX_IV_LENGTH];
    size_t len;
    int len_out;
    unsigned char *ek;
    int eklen;
    uint32_t eklen_n;
    unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH];

    if (!PEM_read_RSA_PUBKEY(rsa_pkey_file, &rsa_pkey, NULL, NULL))
    {
        fprintf(stderr, "Error loading RSA Public Key File.\n");
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        retval = 2;
        goto out;
    }

    if (!EVP_PKEY_assign_RSA(pkey, rsa_pkey))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_PKEY_assign_RSA: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out;
    }

    EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
    ek = malloc(EVP_PKEY_size(pkey));

    if (!EVP_SealInit(&ctx, EVP_aes_128_cbc(), &ek, &eklen, iv, &pkey, 1))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_SealInit: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out_free;
    }

    /* First we write out the encrypted key length, then the encrypted key,
     * then the iv (the IV length is fixed by the cipher we have chosen).
     */

    eklen_n = htonl(eklen);
    if (fwrite(&eklen_n, sizeof eklen_n, 1, out_file) != 1)
    {
        perror("output file");
        retval = 5;
        goto out_free;
    }
    if (fwrite(ek, eklen, 1, out_file) != 1)
    {
        perror("output file");
        retval = 5;
        goto out_free;
    }
    if (fwrite(iv, EVP_CIPHER_iv_length(EVP_aes_128_cbc()), 1, out_file) != 1)
    {
        perror("output file");
        retval = 5;
        goto out_free;
    }

    /* Now we process the input file and write the encrypted data to the
     * output file. */

    while ((len = fread(buffer, 1, sizeof buffer, in_file)) > 0)
    {
        if (!EVP_SealUpdate(&ctx, buffer_out, &len_out, buffer, len))
        {
            fprintf(stderr, "EVP_SealUpdate: failed.\n");
            retval = 3;
            goto out_free;
        }

        if (fwrite(buffer_out, len_out, 1, out_file) != 1)
        {
            perror("output file");
            retval = 5;
            goto out_free;
        }
    }

    if (ferror(in_file))
    {
        perror("input file");
        retval = 4;
        goto out_free;
    }

    if (!EVP_SealFinal(&ctx, buffer_out, &len_out))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_SealFinal: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out_free;
    }

    if (fwrite(buffer_out, len_out, 1, out_file) != 1)
    {
        perror("output file");
        retval = 5;
        goto out_free;
    }

    out_free:
    EVP_PKEY_free(pkey);
    free(ek);

    out:
    return retval;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *rsa_pkey_file;
    int rv;

    if (argc < 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <PEM RSA Public Key File>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    rsa_pkey_file = fopen(argv[1], "rb");
    if (!rsa_pkey_file)
    {
        perror(argv[1]);
        fprintf(stderr, "Error loading PEM RSA Public Key File.\n");
        exit(2);
    }

    rv = do_evp_seal(rsa_pkey_file, stdin, stdout);

    fclose(rsa_pkey_file);
    return rv;
}

您发布的代码很好地说明了为什么您应该使用更高级别的函数 - 您已经陷入了几个陷阱:

rand() 显然不是加密强随机数生成器!使用 rand() 生成对称 key 足以使整个系统完全不安全。 (EVP_*() 函数本身生成必要的随机数，使用从适当的熵源播种的加密强度高的 RNG)。
您正在将 CFB 模式的 IV 设置为固定值(零)。这首先否定了使用 CFB 模式的任何优势(允许攻击者简单地执行 block 替换攻击甚至更糟)。 (EVP_*() 函数会在需要时为您生成适当的 IV)。
RSA_PKCS1_OAEP_PADDING 如果您要定义新协议(protocol)，而不是与现有协议(protocol)互操作，则应使用。

对应的解密代码，留给后人:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/err.h>

#include <arpa/inet.h> /* For htonl() */

int do_evp_unseal(FILE *rsa_pkey_file, FILE *in_file, FILE *out_file)
{
    int retval = 0;
    RSA *rsa_pkey = NULL;
    EVP_PKEY *pkey = EVP_PKEY_new();
    EVP_CIPHER_CTX ctx;
    unsigned char buffer[4096];
    unsigned char buffer_out[4096 + EVP_MAX_IV_LENGTH];
    size_t len;
    int len_out;
    unsigned char *ek;
    unsigned int eklen;
    uint32_t eklen_n;
    unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH];

    if (!PEM_read_RSAPrivateKey(rsa_pkey_file, &rsa_pkey, NULL, NULL))
    {
        fprintf(stderr, "Error loading RSA Private Key File.\n");
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        retval = 2;
        goto out;
    }

    if (!EVP_PKEY_assign_RSA(pkey, rsa_pkey))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_PKEY_assign_RSA: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out;
    }

    EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
    ek = malloc(EVP_PKEY_size(pkey));

    /* First need to fetch the encrypted key length, encrypted key and IV */

    if (fread(&eklen_n, sizeof eklen_n, 1, in_file) != 1)
    {
        perror("input file");
        retval = 4;
        goto out_free;
    }
    eklen = ntohl(eklen_n);
    if (eklen > EVP_PKEY_size(pkey))
    {
        fprintf(stderr, "Bad encrypted key length (%u > %d)\n", eklen,
            EVP_PKEY_size(pkey));
        retval = 4;
        goto out_free;
    }
    if (fread(ek, eklen, 1, in_file) != 1)
    {
        perror("input file");
        retval = 4;
        goto out_free;
    }
    if (fread(iv, EVP_CIPHER_iv_length(EVP_aes_128_cbc()), 1, in_file) != 1)
    {
        perror("input file");
        retval = 4;
        goto out_free;
    }

    if (!EVP_OpenInit(&ctx, EVP_aes_128_cbc(), ek, eklen, iv, pkey))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_OpenInit: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out_free;
    }

    while ((len = fread(buffer, 1, sizeof buffer, in_file)) > 0)
    {
        if (!EVP_OpenUpdate(&ctx, buffer_out, &len_out, buffer, len))
        {
            fprintf(stderr, "EVP_OpenUpdate: failed.\n");
            retval = 3;
            goto out_free;
        }

        if (fwrite(buffer_out, len_out, 1, out_file) != 1)
        {
            perror("output file");
            retval = 5;
            goto out_free;
        }
    }

    if (ferror(in_file))
    {
        perror("input file");
        retval = 4;
        goto out_free;
    }

    if (!EVP_OpenFinal(&ctx, buffer_out, &len_out))
    {
        fprintf(stderr, "EVP_OpenFinal: failed.\n");
        retval = 3;
        goto out_free;
    }

    if (fwrite(buffer_out, len_out, 1, out_file) != 1)
    {
        perror("output file");
        retval = 5;
        goto out_free;
    }

    out_free:
    EVP_PKEY_free(pkey);
    free(ek);

    out:
    return retval;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *rsa_pkey_file;
    int rv;

    if (argc < 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <PEM RSA Private Key File>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    rsa_pkey_file = fopen(argv[1], "rb");
    if (!rsa_pkey_file)
    {
        perror(argv[1]);
        fprintf(stderr, "Error loading PEM RSA Private Key File.\n");
        exit(2);
    }

    rv = do_evp_unseal(rsa_pkey_file, stdin, stdout);

    fclose(rsa_pkey_file);
    return rv;
}

关于c++ - 你能帮我了解一下在 C++ 中使用 rsa.h 进行 openssl 公钥加密吗？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/2012645/

c++ - 你能帮我了解一下在 C++ 中使用 rsa.h 进行 openssl 公钥加密吗？

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