RSA字符串秘钥转PythonRSA库秘钥对象我正在参加「掘金·启航计划」 RSA概念公开密钥加密(public-ke

我正在参加「掘金·启航计划」

RSA概念

公开密钥加密(public-key cryptography)，也叫做非对称加密，是密码学的一种算法，他需要两个密钥，一个是公开密钥(公钥)，另一个是私有密钥(私钥)，一个用作加密的时候，另一个则用作解密。

对于RSA算法详细解释这里不做详细介绍了，自行搜索，理解起来也不难。

PEM

我们通常所见到的RSA秘钥时，常见的未加密的格式大概就是PEM格式了。这段格式虽然看起来可读，但是实际上也是一段乱码(实际上是base64编码)一样的东西。他们一般格式是下面这几种情况：

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
YG6XRKfkcxnaXGfFDWHL....
-----END RSA PRIVATE KEY-----

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
YG6XRKfkcxnaXGfFDWHL....
-----END RSA PUBLIC KEY-----

这些格式看起来都是一样的，但是往往这一点点区别可能影响到我们实际读取。很明显，带有PUBLIC的是RSA的公钥，带有PRIVATE的是RSA的私钥。但是带有RSA和不带有RSA其实是有区别的。头部带有RSA，说明该公/私钥就是RSA的秘钥。头部不带有RSA，说明该公/私钥有可能不是RSA的秘钥。这些头部不带有RSA的秘钥，他们的秘钥类型参数在中间的那段乱码中。

事实上，中间那段乱码是Base64格式的。经过Base64解码之后，是一段二进制格式的数据。这段数据采用的ASN.1的二进制编码格式.

python rsa库使用的基本就是pem的秘钥，或者说使用pem这种秘钥更方便。

python rsa库的使用

注意这里不是使用的pycryto，仅仅使用了rsa，安装也很简单pip install rsa。

Public Key字符串转pkcs1

对于RSA算法的公钥，主要有两个信息：模数(modulus)和指数(exponent)

只要有这两个信息，我们便可以用以下代码段生成公钥，然后使用python rsa库对数据进行加密：

import rsa
public_key = rsa.PublicKey(modulus, exponent)

现在需要做的就是从字符串格式的公钥中提出模数和指数。在查阅的过程中，除了这种字符串的形式，看到最多的应该属于public.pem、private.pem这种文件格式的公钥私钥了(我们上面提到的)。

首先，RSA秘钥由三个整数组成，我们分别称之为n、e、d：

(n、d)：私钥，这个我们要私密保存。 (n、e)：公钥，可以对外公布。 n：模数（Modulus），私钥和公钥都包含有这个数。 e：公钥指数（publicExponent），一般是固定值65537。 d：私钥指数（privateExponent）。

通过查阅文档得知，公钥Modulus和publicExponent的偏移量分别是29和159，对应的长度分别是128和3，于是实现代码如下：

def str2pubkey(s):
    # 对字符串解码
    b_str = base64.b64decode(s)
    if len(b_str) < 162:
        return False
    hex_str = ''
    hex_str = b_str.hex()

    # 找到模数和指数的开头结束位置
    m_start = 29 * 2
    e_start = 159 * 2
    m_len = 128 * 2
    e_len = 3 * 2

    modulus = hex_str[m_start:m_start + m_len]
    exponent = hex_str[e_start:e_start + e_len]
    return modulus, exponent

这样就可以成功的将字符串公钥转换成python ras公钥对象了。

Private Key字符串转pkcs1

首先我们可能拿到的是一个字符串型的私钥。如下：

prikey_str = "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";

我们想要转成对应的pem文件，但是我们不知道具体怎么断行，就得借助openssl的命令，首先将字符串私钥组装成下面这样，前后加上BEGIN... 和 END...，中间直接就是很长一串字符，不需要断行，保存成一个txt文件即可：

然后执行如下命令：

openssl rsa -in private_key.txt -out private_pkcs1.pem

txt文件就是我们上面用字符串私钥组装的文件，输出文件就是我们想要的pem，有特定断行的秘钥了，如下：

或者可以在线进行转换也可以，转换地址：OpenSSL在线生成合成PEM文件，把上面txt文件内容拷贝到网页上直接转换即可。

测试验证

最后使用python验证程序如下：

import base64
import rsa

priKey = "xxxx"
pubKey = "xxxx"

def str2pubkey(s):
    # 对字符串解码
    b_str = base64.b64decode(s)
    if len(b_str) < 162:
        return False
    hex_str = ''
    hex_str = b_str.hex()

    # 找到模数和指数的开头结束位置
    m_start = 29 * 2
    e_start = 159 * 2
    m_len = 128 * 2
    e_len = 3 * 2

    modulus = hex_str[m_start:m_start + m_len]
    exponent = hex_str[e_start:e_start + e_len]
    return modulus, exponent

def getPubkey():
    key = str2pubkey(pubKey)
    modulus = int(key[0], 16)
    exponent = int(key[1], 16)
    print('exponent:%d' % exponent)
    rsa_pubkey = rsa.PublicKey(modulus, exponent)
    return rsa_pubkey

def getPrikey():
    with open('private_pkcs1.pem', 'rb') as f:
        keyData = f.read()
    rsa_prikey = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(keyData)
    return rsa_prikey

def main():
    text = "123456789abc"
    utf8_text = text.encode("utf-8")
    encrypted_data = rsa.encrypt(utf8_text, getPubkey())
    text_decrypted = rsa.decrypt(encrypted_data, getPrikey()) # 数据太长则需要分段
    print('text_decrypted: %s' % text_decrypted)


if __name__ == '__main__':
    print("__main__")
    main()

总结

一般来说，使用加密是为了保证传输内容隐私，签名是为了保证消息真实性。服务器存私钥，客户端存公钥（服务器和客户端关系可以考虑为 1:N）；客户端往服务器传输内容，更多考虑是隐私性，所以公钥签名、私钥解密。

服务器往客户端传输内容，更多考虑真实性，所以私钥签名，公钥验签。消息的摘要生的算法常用的是MD5或者SHA1，消息内容不一样，生成的摘要信息一定不一样。

真实性的考虑一方面是内容由私钥拥有者发出，另一方面内容在传输过程中没有改变过，所以签名的对象是传输信息生成的消息摘要（摘要内容短，签名也会快些）。

每次加密的长度需要小于密钥长度-特殊位（128位公钥，最长可加密128-11=117位明文）。每次解密的长度需要小于密钥的长度（128位私钥解密，解密密文长度需要小于等于128位）。如果加解密内容过长，就需要分段加密、解密。

参考

www.jianshu.com/p/c93a993f8…

blog.csdn.net/jingcheng34…