【Golang】基于RSA算法的数据通信和数字签名

1. 生成公钥和私钥

package mainimport ("crypto/rand""crypto/rsa""crypto/x509""encoding/pem""fmt""os"
)type Rsa struct {}/** 生成RSA公钥和私钥并保存在对应的目录文件下* 参数bits: 指定生成的秘钥的长度, 单位: bit*/
func (r *Rsa) RsaGenKey(bits int, privatePath, pubulicPath string) error {// 1. 生成私钥文件// GenerateKey函数使用随机数据生成器random生成一对具有指定字位数的RSA密钥privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, bits)if err != nil {return err}// 2. MarshalPKCS1PrivateKey将rsa私钥序列化为ASN.1 PKCS#1 DER编码derPrivateStream := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)// 3. Block代表PEM编码的结构, 对其进行设置block := pem.Block{Type:  "RSA PRIVATE KEY",Bytes: derPrivateStream,}// 4. 创建文件privateFile, err := os.Create(privatePath)defer privateFile.Close()if err != nil {return err}// 5. 使用pem编码, 并将数据写入文件中err = pem.Encode(privateFile, &block)if err != nil {return err}// 1. 生成公钥文件publicKey := privateKey.PublicKeyderPublicStream, err := x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)if err != nil {return err}block = pem.Block{Type:  "RSA PUBLIC KEY",Bytes: derPublicStream,}publicFile, err := os.Create(pubulicPath)defer publicFile.Close()if err != nil {return err}// 2. 编码公钥, 写入文件err = pem.Encode(publicFile, &block)if err != nil {panic(err)return err}return nil
}func (r *Rsa) testGenRSA()  {r.RsaGenKey(2048, "privateKey.pem","publicKey.pem")
}func main() {r := &Rsa{}r.testGenRSA()fmt.Println("成功生成公钥和私钥")
}

2. 数据通信

公钥加密, 私钥解密

package mainimport ("crypto/rand""crypto/rsa""crypto/x509""encoding/pem""fmt""os"
)type Rsa struct {}/** RSA公钥加密*/
func (r *Rsa) RSAEncrypt(src []byte, filename string) ([]byte, error)  {// 根据文件名读出文件内容file, err := os.Open(filename)if err != nil {return nil, err}defer file.Close()info, _ := file.Stat()buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)// 从数据中找出pem格式的块block, _ := pem.Decode(buf)if block == nil {return nil, err}// 解析一个der编码的公钥pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)if err != nil {fmt.Println(err)return nil, err}publicKey := pubInterface.(*rsa.PublicKey)// 公钥加密result, _ := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, src)return result, nil}/** RSA私钥解密*/
func (r *Rsa) RSADecrypt(src []byte, filename string) ([]byte, error) {// 根据文件名读出内容file, err := os.Open(filename)if err != nil {return nil,err}defer file.Close()info, _ := file.Stat()buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)// 从数据中解析出pem块block, _ := pem.Decode(buf)if block == nil {return nil,err}// 解析出一个der编码的私钥privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)// 私钥解密result, err := rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, src)if err != nil {return nil,err}return result,nil
}func (r *Rsa) testRSA()  {msg := "This is a girl."cipherText, _:= r.RSAEncrypt([]byte(msg), "publicKey.pem")fmt.Println("加密后的字符串：", string(cipherText))plainText, _:= r.RSADecrypt(cipherText, "privateKey.pem")fmt.Println("解密后的字符串：", string(plainText))
}func main() {r := &Rsa{}r.testRSA()
}

3. 数字签名

私钥加密, 公钥解密

package mainimport ("crypto""crypto/rand""crypto/rsa""crypto/sha512""crypto/x509""encoding/pem""fmt""os"
)func main() {src := []byte("在消息认证码中，需要发送者和接收者之间共享密钥，而这个密钥不能被主动攻击者Mallory获取。如果这个密钥落入Mallory手中，则Mallory也可以计算出MAC值，从而就能够自由地进行篡改和伪装攻击，这样一来消息认证码就无法发挥作用了。")sigText := SignatureRSA(src, "privateKey.pem")bl := VerifyRSA(src, sigText, "publicKey.pem")fmt.Println("数字签名验证结果：", bl)
}// RSA签名 - 私钥
func SignatureRSA(plainText []byte, fileName string) []byte{//1. 打开磁盘的私钥文件file, err := os.Open(fileName)if err != nil {panic(err)}//2. 将私钥文件中的内容读出info, err := file.Stat()if err != nil {panic(err)}buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)file.Close()//3. 使用pem对数据解码, 得到了pem.Block结构体变量block, _ := pem.Decode(buf)//4. x509将数据解析成私钥结构体 -> 得到了私钥privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)if err != nil {panic(err)}//5. 创建一个哈希对象 -> md5/sha1 -> sha512// sha512.Sum512()myhash := sha512.New()//6. 给哈希对象添加数据myhash.Write(plainText)//7. 计算哈希值hashText := myhash.Sum(nil)//8. 使用rsa中的函数对散列值签名sigText, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA512, hashText)if err != nil {panic(err)}return sigText
}
// RSA签名验证
func VerifyRSA(plainText, sigText []byte, pubFileName string) bool {//1. 打开公钥文件, 将文件内容读出 - []bytefile, err := os.Open(pubFileName)if err != nil {panic(err)}info, err := file.Stat()if err != nil {panic(err)}buf := make([]byte, info.Size())file.Read(buf)file.Close()//2. 使用pem解码 -> 得到pem.Block结构体变量block, _ := pem.Decode(buf)//3. 使用x509对pem.Block中的Bytes变量中的数据进行解析 ->  得到一接口pubInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)if err != nil {panic(err)}//4. 进行类型断言 -> 得到了公钥结构体publicKey := pubInterface.(*rsa.PublicKey)//5. 对原始消息进行哈希运算(和签名使用的哈希算法一致) -> 散列值hashText := sha512.Sum512(plainText)//6. 签名认证 - rsa中的函数err = rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA512, hashText[:], sigText)if err == nil {return true}return false
}

4. 参考教程

[1] https://blog.csdn.net/boss2967/article/details/83018039
[2] https://www.jianshu.com/p/60fe90594583

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