加解密和签名校验可视化工具（Golang）

金汐脉动 | PulseTide

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分类专栏：禅与Go 文章标签： golang 后端

于 2022-08-03 20:27:14 首次发布

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一、RSA简介

RSA公开密钥密码体制是一种使用不同的加密密钥与解密密钥，“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。
在公开密钥密码体制中，加密密钥（即公开密钥）PK是公开信息，而解密密钥（即秘密密钥）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的，但却不能根据PK计算出SK 。
正是基于这种理论，1978年出现了著名的RSA算法，它通常是先生成一对RSA密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开，甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要。

——摘自百度百科

本文将基于RSA算法实现可视化窗体的加密、解密、签名、校验工具。

二、工程目录

├─cmd 主入口
├─files RSA 密钥、加解密后的文件
├─gui 可视化窗体
├─sys 系统配置
├─test 测试
└─utils 工具

三、RSA Utils

1、加密与解密

需要用到的库

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/x509"
	"encoding/pem"
	"io/ioutil"
	"log"
	"os"
)

首先生成密钥对

//生成RSA私钥和公钥，保存到文件中

func GenerateRSAKey(bits int) {
	//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
	//Reader是一个全局、共享的密码用强随机数生成器
	privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, bits)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	//保存私钥
	//通过x509标准将得到的ras私钥序列化为ASN.1 的 DER编码字符串
	X509PrivateKey := x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKey)
	//使用pem格式对x509输出的内容进行编码
	//创建文件保存私钥
	privateFile, err := os.Create("./files/private.pem")
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	defer privateFile.Close()
	//构建一个pem.Block结构体对象
	privateBlock := pem.Block{Type: "RSA Private Key", Bytes: X509PrivateKey}
	//将数据保存到文件
	pem.Encode(privateFile, &privateBlock)

	//保存公钥
	//获取公钥的数据
	publicKey := privateKey.PublicKey
	//X509对公钥编码
	X509PublicKey, err := x509.MarshalPKIXPublicKey(&publicKey)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	//pem格式编码
	//创建用于保存公钥的文件
	publicFile, err := os.Create("./files/public.pem")
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	defer publicFile.Close()
	//创建一个pem.Block结构体对象
	publicBlock := pem.Block{Type: "RSA Public Key", Bytes: X509PublicKey}
	//保存到文件
	pem.Encode(publicFile, &publicBlock)
}

RSAEncrypt 函数使用公钥对信息进行加密，RSADecrypt 函数使用密钥对信息进行解密，加密和解密都进行一次 BASE64 处理。

//RSA加密

func RSAEncrypt(plainText []byte, saveFilePath, path string) []byte {
	//打开文件
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	defer file.Close()
	//读取文件的内容
	info, _ := file.Stat()
	buf := make([]byte, info.Size())
	file.Read(buf)
	//pem解码
	block, _ := pem.Decode(buf)
	//x509解码

	publicKeyInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	//类型断言
	publicKey := publicKeyInterface.(*rsa.PublicKey)
	//对明文进行加密
	cipherText, err := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, plainText)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	//保存密文
	encode := Base64Encode(cipherText)
	log.Println("base64 ", encode)
	saveCipherText(encode, saveFilePath)
	//返回密文
	return encode
}

保存密文


// 保存密文
func saveCipherText(cipherText []byte, path string) {
	cipherFile, err := os.Create(path)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
		return
	}
	defer cipherFile.Close()
	_, err = cipherFile.Write(cipherText)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
		return
	}
	log.Println("CipherText has been save as ", path)
}

解密

//RSA解密

func RSADecrypt(cipherText []byte, path string) []byte {
	//打开文件
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	defer file.Close()
	//获取文件内容
	info, _ := file.Stat()
	buf := make([]byte, info.Size())
	file.Read(buf)
	//pem解码
	block, _ := pem.Decode(buf)
	//X509解码
	privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	//对密文进行解密
	decode, err := Base64Decode(cipherText)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
	}
	plainText, _ := rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, decode)
	//返回明文
	return plainText
}

从文件中读取密文并解密


// 从文件中读取密文并解密

func RSADecryptFromFile(cipherFilePath string, path string) []byte {
	f, err := os.Open(cipherFilePath)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
		return nil
	}
	defer f.Close()
	all, err := ioutil.ReadAll(f)
	if err != nil {
		log.Fatalln(err)
		return nil
	}
	return RSADecrypt(all, path)
}

2、签名与验证签名

需要用到的库

import (
	"crypto"
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/x509"
	"encoding/base64"
	"encoding/pem"
	"errors"
	"io/ioutil"
)

解析密钥对

//读取公钥文件，解析出公钥对象
func ReadParsePublicKey(filename string) (*rsa.PublicKey, error) {
	//--1.读取公钥文件，获取公钥字节
	publicKeyBytes, err := ioutil.ReadFile(filename)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	//--2.解码公钥字节，生成加密对象
	block, _ := pem.Decode(publicKeyBytes)
	if block == nil {
		return nil, errors.New("公钥信息错误")
	}
	//--3.解析DER编码的公钥,生成公钥接口
	publicKeyInterface, err := x509.ParsePKIXPublicKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	//--4.公钥接口转型成公钥对象
	publicKey := publicKeyInterface.(*rsa.PublicKey)
	return publicKey, nil
}

//读取私钥文件，解析出私钥对象
func ReadParsePrivateKey(filename string) (*rsa.PrivateKey, error) {
	//--1.读取私钥文件，获取私钥字节
	privateKeyBytes, _ := ioutil.ReadFile(filename)
	//--2.对私钥文件进行编码,生成加密对象
	block, _ := pem.Decode(privateKeyBytes)
	if block == nil {
		return nil, errors.New("私钥信息错误")
	}
	//3.解析DER编码的私钥,生成私钥对象
	privateKey, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(block.Bytes)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return privateKey, err
}

使用 RSASign 函数进行私钥签名

func RSASign(data []byte, filename string) (string, error) {
	//1.选择hash算法，对需要签名的数据进行hash运算
	myhash := crypto.SHA256
	hashInstance := myhash.New()
	hashInstance.Write(data)
	hashed := hashInstance.Sum(nil)
	//2.读取私钥文件，解析出私钥对象
	privateKey, err := ReadParsePrivateKey(filename)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	//3.RSA数字签名
	bytes, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, myhash, hashed)
	if err != nil {
		return "", err
	}
	return base64.StdEncoding.EncodeToString(bytes), nil
}

RSAVerify 函数进行公钥验证签名


//公钥验证数据签名是否正确

func RSAVerify(data []byte, base64Sig, filename string) error {
	//- 对base64编码的签名内容进行解码，返回签名字节
	bytes, err := base64.StdEncoding.DecodeString((base64Sig))
	if err != nil {
		return err
	}
	//- 选择hash算法，对需要签名的数据进行hash运算
	myhash := crypto.SHA256
	hashInstance := myhash.New()
	hashInstance.Write(data)
	hashed := hashInstance.Sum(nil)
	//- 读取公钥文件，解析出公钥对象
	publicKey, err := ReadParsePublicKey(filename)
	if err != nil {
		return err
	}
	//- RSA验证数字签名
	return rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, myhash, hashed, bytes)
}