C++ 实现RSA加密

背景:

因项目需要，要做一个调用短信接口发送短信的功能。需要实现一个功能是，给定一个字符串，给定一个密钥对。实现RSA公钥加密，Base64加密，然后将加密后的字符串发给服务器。服务器返回通过私钥和Base64加密后的字符串，然后我这边要实现Base64解密后，RSA公钥解密。

1.RSA加密的原理，网上都有很多介绍，在这就不介绍了，需要注意的概念如下：

rsa加解密分两种，第一：公钥加密私钥解密。第二：私钥加密公钥解密。需要注意的是，公加私解得到的密文是变化的，而私加公解的得到的密文是固定的。

生成密匙对需要设置一个长度，常用的设置为1024，或者2048。注意，不同长度的密匙，能够加密的明文最长度是有限制的。说明如下：

1024的情况：

　　　　加密时，明文最大长度： 1024/8 - 11 = 117 ，因此需要对明文做117字节长度的分片加密，再拼接。

　　　　解密时，密文最大长度：1024/8 = 128，因此需要对密文做128字节长度的分片解密，再拼接。

2048的情况：

　　　　加密时，明文最大长度： 2048/8 - 11 = 245 ，因此需要对明文做245字节长度的分片加密，再拼接。

　　　　解密时，密文最大长度：2048/8 = 256，因此需要对密文做256字节长度的分片解密，再拼接。

C++调用openssl库生成的密匙对是pkcs#1格式的。java调用库生成的密匙对是pkcs#8格式的。

pkcs#1

-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----

......公钥

-----END RSA PUBLIC KEY-----

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----

......私钥

-----END RSA PRIVATE KEY-----

pkcs#8

-----BEGIN PUBLIC KEY-----

......公钥

-----END PUBLIC KEY-----

-----BEGIN PRIVATE KEY-----

......私钥

-----END PRIVATE KEY-----

2.先上代码

```

RSACrypt.h

#include <openssl/rsa.h>

#include <string>

class RSACrypt {

public:

static RSACrypt *GetInstance();

//RSA公钥加密 + 分片

std::string RSA_Base64_pub_split117_encrypt(const std::string &clearText);

// 公钥解密 + 分片

std::string RSA_Base64_pub_split128_decrypt(const std::string &clearText);

private:

//RSA公钥加密

std::string RSA_pub_encrypt(const std::string &clearText);

// 公钥解密

std::string RSA_pub_decrypt(const std::string &clearText);

static std::string Init_public_key();

std::string pubKey;

};

```

RSACrypt.cpp

#include "RSACrypt.h"

#include <openssl/pem.h>

#include <cstring>

#include <iostream>

#include "Base64.h"

using std::cout;

static RSACrypt instance;

RSACrypt* RSACrypt::GetInstance() {

if(instance.pubKey.empty()){

instance.pubKey = instance.Init_public_key();

}

return &instance;

}

std::string BaseEncode(std::string code){

unsigned char *str = (unsigned char*)(code.c_str());

std::string encoded;

int len = code.length();

Base64 *base = new Base64();

encoded = base ->Encode(str,len);

delete base;

return encoded;

}

std::string BaseDecode(std::string encoded){

std::string normal;

Base64 *base = new Base64();

int len = encoded.length();

const char * str2 = encoded.c_str();

normal = base->Decode(str2,len);

delete base;

return normal;

}

//RSA公钥加密

std::string RSACrypt::Init_public_key(){

std::string strPublicKey = "MIGfMB0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCCFCPUaNuen2ctFEri2gG0kLzFGq7hxkP16UHQg2z9xPJh86RpCbLunKgzI64y4A8zo2plECHZxW1R9ltzbN4pfoU6geSl2+Yl247KOqa0IkxkjEawiSYaufWZ1HZbhaKdjugF/GukOkHp+l7LaYXV9ja9Gam98/WoxWJXS1tOVQIDAQAB";

int nPublicKeyLen = strPublicKey.size();//strPublicKey为base64编码的公钥字符串

for(int i = 64; i < nPublicKeyLen; i+=64) {

if (strPublicKey[i] != '\n') {

strPublicKey.insert(i, "\n");

}

i++;

}

strPublicKey.insert(0, "-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n");

strPublicKey.append("\n-----END PUBLIC KEY-----\n");

return strPublicKey;

}

std::string RSACrypt::RSA_pub_encrypt(const std::string &clearText)

{

std::string strRet;

BIO *keybio = BIO_new_mem_buf((unsigned char *)pubKey.c_str(), -1);

//keybio = BIO_new_mem_buf((unsigned char *)strPublicKey.c_str(), -1);

// 此处有三种方法

// 1, 读取内存里生成的密钥对，再从内存生成rsa

// 2, 读取磁盘里生成的密钥对文本文件，在从内存生成rsa

// 3，直接从读取文件指针生成rsa

//RSA* pRSAPublicKey = RSA_new();

RSA* rsa = RSA_new();

rsa = PEM_read_bio_RSA_PUBKEY(keybio,NULL,NULL,NULL);

if (!rsa)

{

BIO_free_all(keybio);

return std::string("");

}

int len = RSA_size(rsa);

//int len = 1028;

char *encryptedText = (char *)malloc(len + 1);

memset(encryptedText, 0, len + 1);

// 加密函数

int ret = RSA_public_encrypt(clearText.length(), (const unsigned char*)clearText.c_str(), (unsigned char*)encryptedText, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);

if (ret >= 0)

strRet = std::string(encryptedText, ret);

// 释放内存

free(encryptedText);

BIO_free_all(keybio);

RSA_free(rsa);

return strRet;

}

//公钥加密 + 分片

std::string RSACrypt::RSA_Base64_pub_split117_encrypt(const std::string &clearText)

{

std::string result;

std::string input;

result.clear();

for(int i = 0 ; i< clearText.length()/117; i++)

{

input.clear();

input.assign(clearText.begin() + i*117, clearText.begin() + i*117 + 117);

result = result + RSA_pub_encrypt(input);

}

if(clearText.length()%117 != 0)

{

int tem1 = clearText.length()/117 * 117;

input.clear();

input.assign(clearText.begin()+ tem1, clearText.end());

std::string encode = RSA_pub_encrypt(input);

result = result + encode;

}

std::string encode_str = BaseEncode(result);

return encode_str;

}

// 公钥解密

std::string RSACrypt::RSA_pub_decrypt(const std::string &clearText)

{

std::string strRet;

BIO *keybio = BIO_new_mem_buf((unsigned char *)pubKey.c_str(), -1);

RSA* rsa = RSA_new();

rsa = PEM_read_bio_RSA_PUBKEY(keybio, NULL, NULL, NULL);

if (!rsa)

{

BIO_free_all(keybio);

return std::string("");

}

int len = RSA_size(rsa);

//int len = 1028;

char *encryptedText = (char *)malloc(len + 1);

memset(encryptedText, 0, len + 1);

//解密

int ret = RSA_public_decrypt(clearText.length(), (const unsigned char*)clearText.c_str(), (unsigned char*)encryptedText, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);

if (ret >= 0)

strRet = std::string(encryptedText, ret);

// 释放内存

free(encryptedText);

BIO_free_all(keybio);

RSA_free(rsa);

return strRet;

}

//公钥解密 + 分片

std::string RSACrypt::RSA_Base64_pub_split128_decrypt(const std::string &text)

{

std::string clearText = BaseDecode(text);

std::string result;

std::string input;

result.clear();

for(int i = 0 ; i< clearText.length()/128; i++)

{

input.clear();

input.assign(clearText.begin() + i*128, clearText.begin() + i*128 + 128);

result = result + RSA_pub_decrypt(input);

}

if(clearText.length()%128 != 0)

{

int tem1 = clearText.length()/128 * 128;

input.clear();

input.assign(clearText.begin()+ tem1, clearText.end());

result = result + RSA_pub_decrypt(input);

}

return result;

}

```

##走过的坑

1.网上很多帖子，GitHub上的RSA，c++实现也很多都是init，自动生成秘钥对。但是业务场景是给定的公钥去加密解密，不需要随时变更。

2.OpenSSL库，PEM_read_bio_RSA_PUBKEY对应的密钥对是pkcs#8类型。pem方法跟密钥对的类型一定要匹配，不然RSA得到的就是NULL，无法加密解密。

3.开始PEM_read_bio_RSA_PUBKEY的参数 keybio，纠结是传什么值进去，秘钥的string还是pem的路径。最后发现是拼接好的pkcs#8类型的字符串即可。

##参考的帖子

https://www.cnblogs.com/azbane/p/10178729.html

C++ 实现RSA加密

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