【導讀】什么是對稱加密？Go 語言做對稱加密怎么做？本文作者從加密原理到代碼實現帶你上車。

對稱加密中，加密和解密使用相同的密鑰，因此必須向解密者配送密鑰，即密鑰配送問題。而非對稱加密中，由于加密和解密分別使用公鑰和私鑰，而公鑰是公開的，因此可以規避密鑰配送問題。非對稱加密算法，也稱公鑰加密算法。

1977 年，Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman 三人在美國公布了一種公鑰加密算法，即 RSA 公鑰加密算法。RSA 是目前最有影響力和最常用的公鑰加密算法，可以說是公鑰加密算法的事實標準。

一、RSA 加密原理

使用 M 和 C 分別表示明文和密文，則 RSA 加密、解密過程如下：

img

其中 e、n 的組合 （e， n） 即為公鑰，d、n 的組合 （d， n） 即為私鑰。當然 e、d、n 并非任意取值，需要符合一定條件，如下即為 e、d、n 的求解過程。

生成密鑰對

e、d、n 的求解過程，也即生成密鑰對的過程。涉及如下步驟：1、取兩個大質數（也稱素數）p、q，n = pq。2、取正整數 e、d，使得 ed mod （p-1）（q-1） = 1，也即：ed ≡ 1 mod （p-1）（q-1）。e 和 d 是模 （p-1）（q-1） 的乘法逆元，僅當 e 與 （p-1）（q-1） 互質時，存在 d。舉例驗證：1、取 p、q 分別為 13、17，n = pq = 221。2、而 （p-1）（q-1） = 12x16 = 192，取 e、d 分別為 13、133，有 13x133 mod 192 = 1取明文 M = 60，公鑰加密、私鑰解密，

RSA 加密原理證明過程

手動求解密鑰對中的 d

ed mod （p-1）（q-1） = 1，已知 e 和 （p-1）（q-1） 求 d，即求 e 對模 （p-1）（q-1） 的乘法逆元。如上面例子中，p、q 為 13、17，（p-1）（q-1）=192，取 e=13，求 13d mod 192 = 1 中的 d。13d ≡ 1 （mod 192），在右側添加 192 的倍數，使計算結果可以被 13 整除。13d ≡ 1 + 192x9 ≡ 13x133 （mod 192），因此 d = 133其他計算方法有：費馬小定律、擴展歐幾里得算法、歐拉定理。

RSA 安全性

由于公鑰公開，即 e、n 公開。因此破解 RSA 私鑰，即為已知 e、n 情況下求 d。因 ed mod （p-1）（q-1） = 1，且 n=pq，因此該問題演變為：對 n 質因數分解求 p、q。目前已被證明，已知 e、n 求 d 和對 n 質因數分解求 p、q 兩者是等價的。實際中 n 長度為 2048 位以上，而當 n》200 位時分解 n 是非常困難的，因此 RSA 算法目前仍被認為是安全實用的。

RSA 計時***和防范

RSA 解密的本質是模冪運算

img

其中 C 為密文，（d，n） 為私鑰，均為超過 1024 位的大數運算，直接計算并不可行，因此最經典的算法為蒙哥馬利算法。而這種計算是比較是耗時的，因此者可以觀察不同的輸入對應的解密時間，通過分析推斷私鑰，稱為計時。而防范 RSA 計時的辦法，即在解密時加入隨機因素，使得***者無法準確獲取解密時間。

二、Go RSA 加密解密

1、rsa 加解密，必然會去查 crypto/ras 這個包

Package rsa implements RSA encryption as specified in PKCS#1.

這是該包的說明：實現 RSA 加密技術，基于 PKCS#1 規范。

對于什么是 PKCS#1，可以查閱相關資料。PKCS（公鑰密碼標準），而#1 就是 RSA 的標準。可以查看：PKCS 系列簡介

從該包中函數的名稱，可以看到有兩對加解密的函數。

EncryptOAEP 和 DecryptOAEPEncryptPKCS1v15 和 DecryptPKCS1v15

這稱作加密方案，詳細可以查看，PKCS #1 v2.1 RSA 算法標準

可見，當與其他語言交互時，需要確定好使用哪種方案。

PublicKey 和 PrivateKey 兩個類型分別代表公鑰和私鑰，關于這兩個類型中成員該怎么設置，這涉及到 RSA 加密算法，本文中，這兩個類型的實例通過解析文章開頭生成的密鑰得到。

2、解析密鑰得到 PublicKey 和 PrivateKey 的實例

這個過程，我也是花了好些時間（主要對各種加密的各種東東不熟）：怎么將 openssl 生成的密鑰文件解析到公鑰和私鑰實例呢？

在 encoding/pem 包中，看到了—–BEGIN Type—–這樣的字樣，這正好和 openssl 生成的密鑰形式差不多，那就試試。

在該包中，一個 block 代表的是 PEM 編碼的結構，關于 PEM，請查閱相關資料。我們要解析密鑰，當然用 Decode 方法：

func Decode（data ［］byte） （p *Block， rest ［］byte）

這樣便得到了一個 Block 的實例（指針）。

解析來看 crypto/x509。為什么是 x509 呢？這又涉及到一堆概念。先不管這些，我也是看 encoding 和 crypto 這兩個包的子包摸索出來的。在 x509 包中，有一個函數：

func ParsePKIXPublicKey（derBytes ［］byte） （pub interface{}， err error）

從該函數的說明：ParsePKIXPublicKey parses a DER encoded public key. These values are typically found in PEM blocks with “BEGIN PUBLIC KEY”。可見這就是解析 PublicKey 的。另外，這里說到了 PEM，可以上面的 encoding/pem 對了。（PKIX 是啥東東，查看這里 ）

而解析私鑰的，有好幾個方法，從上面的介紹，我們知道，RSA 是 PKCS#1，剛好有一個方法：

func ParsePKCS1PrivateKey（der ［］byte） （key *rsa.PrivateKey， err error）

返回的就是 rsa.PrivateKey。

代碼實現：

package main

import （

“crypto/rsa”

“crypto/rand”

“crypto/x509”

“encoding/pem”

“os”

“fmt”

）

func RSAGenKey（bits int） error {

/*

生成私鑰

*/

//1、使用 RSA 中的 GenerateKey 方法生成私鑰

privateKey， err ：= rsa.GenerateKey（rand.Reader， bits）

if err ！= nil {

return err

}

//2、通過 X509 標準將得到的 RAS 私鑰序列化為：ASN.1 的 DER 編碼字符串

privateStream ：= x509.MarshalPKCS1PrivateKey（privateKey）

//3、將私鑰字符串設置到 pem 格式塊中

block1 ：= pem.Block{

Type： “private key”，

Bytes： privateStream，

}

//4、通過 pem 將設置的數據進行編碼，并寫入磁盤文件

fPrivate， err ：= os.Create（“privateKey.pem”）

if err ！= nil {

return err

}

defer fPrivate.Close（）

err = pem.Encode（fPrivate， &block1）

if err ！= nil {

return err

}

/*

生成公鑰

*/

publicKey：=privateKey.PublicKey

publicStream，err：=x509.MarshalPKIXPublicKey（&publicKey）

//publicStream：=x509.MarshalPKCS1PublicKey（&publicKey）

block2：=pem.Block{

Type：“public key”，

Bytes:publicStream，

}

fPublic，err：=os.Create（“publicKey.pem”）

if err！=nil {

return err

}

defer fPublic.Close（）

pem.Encode（fPublic，&block2）

return nil

}

//對數據進行加密操作

func EncyptogRSA（src ［］byte，path string） （res ［］byte，err error） {

//1. 獲取秘鑰（從本地磁盤讀取）

f，err：=os.Open（path）

if err！=nil {

return

}

defer f.Close（）

fileInfo，_：=f.Stat（）

b：=make（［］byte，fileInfo.Size（））

f.Read（b）

// 2、將得到的字符串解碼

block，_：=pem.Decode（b）

// 使用 X509 將解碼之后的數據 解析出來

//x509.MarshalPKCS1PublicKey（block）： 解析之后無法用，所以采用以下方法：ParsePKIXPublicKey

keyInit，err：=x509.ParsePKIXPublicKey（block.Bytes） //對應于生成秘鑰的 x509.MarshalPKIXPublicKey（&publicKey）

//keyInit1，err：=x509.ParsePKCS1PublicKey（block.Bytes）

if err！=nil {

return

}

//4. 使用公鑰加密數據

pubKey：=keyInit.（*rsa.PublicKey）

res，err=rsa.EncryptPKCS1v15（rand.Reader，pubKey，src）

return

}

//對數據進行解密操作

func DecrptogRSA（src ［］byte，path string）（res ［］byte，err error） {

//1. 獲取秘鑰（從本地磁盤讀取）

f，err：=os.Open（path）

if err！=nil {

return

}

defer f.Close（）

fileInfo，_：=f.Stat（）

b：=make（［］byte，fileInfo.Size（））

f.Read（b）

block，_：=pem.Decode（b）//解碼

privateKey，err：=x509.ParsePKCS1PrivateKey（block.Bytes）//還原數據

res，err=rsa.DecryptPKCS1v15（rand.Reader，privateKey，src）

return

}

func main（） {

//rsa.GenerateKey（）

err：=RSAGenKey（4096）

if err！=nil {

fmt.Println（err）

return

}

fmt.Println（“秘鑰生成成功！”）

str：=“山重水復疑無路，柳暗花明又一村！”

fmt.Println（“加密之前的數據為：”，string（str））

data，err：=EncyptogRSA（［］byte（str），“publicKey.pem”）

data，err=DecrptogRSA（data，“privateKey.pem”）

fmt.Println（“加密之后的數據為：”，string（data））

}

責任編輯：haq