iOS 实现RSA公钥解密

对于RSA加解密来说，一般就是公钥加密、私钥解密；或者私钥加密、公钥验签。并且在iOS的API中同样也是提供了这两种形式的方法。

SecKeyEncrypt（加密）
SecKeyDecrypt（解密）
SecKeyRawVerify（验签）

但是在做RSA加密的时候，客户端保存的只会有一个公钥，有些时候会需要进行公钥解密。后来查了一些资料最后还是找到了解决方案：通过 openssl 来实现。

RSA_public_encrypt
RSA_private_encrypt
RSA_public_decrypt
RSA_private_decrypt

更新：在后面的深入了解之后发现，其实iOS原生也能做私钥加密和公钥加密。

iOS原生的两个方法其实说的是加密和解密，并没有指定是用那个密钥做加解密。先大致看下RSA加解密的原理：

1.密钥组成

公钥 (E,N)
私钥 (E,D,N)

关于每个数是怎么来的这里不介绍，感兴趣的可以自己查一下，这里只做加解密的原理解释。

2.加解密原理

现在已经有了密钥对，那再看下加解密的过程

密文 = 明文^E mod N
明文 = 密文^D mod N

我们通过一个具体的例子来直观体验下，经过计算我们现在得到一对具体的密钥对：

公钥=(E，N) = (5，323)
私钥=(D，N) = (29，323)

B = A^E mod N = pow(123, 5) % 323 = 225
A = B^D mod N = pow(225, 29) % 323 = 123

如果 A(123) 为明文，那上面的过程就是公钥加密私钥解密;
如果 B(225) 为明文，那上面的过程就是私钥加密公钥解密;

换一下顺序可能会更清除一点:
A = B^D mod N = pow(225, 29) % 323 = 123 (私钥加密)
B = A^E mod N = pow(123, 5) % 323 = 225 (公钥解密)

这样一来我们就会发现，其实加解密是同一个方法。那为什么会有加密和解密两个方法呢？我的理解是：

加密就是，传入数据直接做计算（就像上面的那样）
解密就是，传入数据直接做计算（还是上面的那样），不过会根据填充模式做数据处理，把填充的随机数剔除掉。

3.填充格式

一般最常用的是 PKCS1。这个填充格式会要求每次加密的数据比密钥长度短11个字节(keySize - 11)，输出长度跟密钥长度一致

PS 为随机填充数，M为明文

00 02 | PS | 00 | M     (公钥加密)
00 01 | PS | 00 | M     (私钥加密)

还有一个是None就是不填充。这个的密文长度可以跟密钥一样长，但是如果比密钥短的话会在明文的前面填充零(0)

0000 | M

填充方式	最大输入长度	输出长度	填充内容
PKCS1	keySize - 11	keySize	随机数
none	keySize	keySize	00

4.公钥解密

现在知道了加密的原理和填充方式，那试一下

- (NSData * )decryptWithPublicKey:(SecKeyRef)publicKeyRef cipherData:(NSData * )cipherData {

    size_t keySize = SecKeyGetBlockSize(publicKeyRef) * sizeof(uint8_t);
    double totalLength = [cipherData length];
    size_t blockSize = keySize;
    int blockCount = ceil(totalLength / blockSize);
    NSMutableData * plainData = [NSMutableData data];
    for (int i = 0; i < blockCount; i++) {
        NSUInteger loc = i * blockSize;
        long dataSegmentRealSize = MIN(blockSize, totalLength - loc);
        NSData * dataSegment = [cipherData subdataWithRange:NSMakeRange(loc, dataSegmentRealSize)];
        unsigned char * plainBuffer = malloc(keySize);
        memset(plainBuffer, 0, keySize);
        OSStatus status = noErr;
        size_t plainBufferSize ;
        status = SecKeyDecrypt(publicKeyRef,
                               kSecPaddingNone, // 解密的时候一定要用 无填充模式，拿到所有的数据自行解析
                               [dataSegment bytes],
                               dataSegmentRealSize,
                               plainBuffer,
                               &plainBufferSize
                               );
        if(status != noErr){
            free(plainBuffer);
            return nil;
        }

        NSData * data = [[NSData alloc] initWithBytes:plainBuffer length:plainBufferSize];

        NSData * startData = [data subdataWithRange:NSMakeRange(0, 1)];
        // 开头应该是 0001 但是原生解出来之后把开头的 00 忽略了
        if ([[startData description] isEqualToString:@"<01>"]) {
            Byte flag[] = {0x00};
            NSRange startRange = [data rangeOfData:[NSData dataWithBytes:flag length:1] options:NSDataSearchBackwards range:NSMakeRange(0, data.length)];
            NSUInteger s = startRange.location + startRange.length;
            if (startRange.location != NSNotFound && s < data.length) {
                data = [data subdataWithRange:NSMakeRange(s, data.length - s)];
            }
        }

        [plainData appendData:data];
        free(plainBuffer);
    }

    return plainData;
}

这里有几个需要注意的点

1、填充方式一定要为kSecPaddingNone，因为我们不希望系统帮我们做数据的截取，默认解出来的所有数据都是我们需要的
2、当加密的填充模式为PKCS1 ，理论上开头应该是 0001 的，但是NSData 会把开头的 00 忽略掉。所以开头就成了01。
3、当加密的填充模式为None，理论上填充的应该都是 0 的，同样NSData 会把开头的 00 忽略掉，所以解出来的就是真实的数据不用处理。

5.私钥加密

既然说到公钥解密就顺便说一下私钥加密，原生这个并没有这几的私钥解密，即使传入私钥使用解密的方法也不行。但是可以通过另外一条思路来实现。

在上面的原理介绍中提到加密解密其实用的是同一个方法，所以我们可以使用解密的方法来进行加密。实验证明是可以的。

但是要注意

1、填充模式要设置为kSecPaddingNone。因为这个毕竟是一个解密的方法，如果不用kSecPaddingNone内部会做数据的处理，但是这并不是我们需要的，我们需要的是完整的数据。

2、还因为这里用的是一个解密的方法，所以分段私钥加密处理之后得到的数据长度并不一定等于密钥的长度，但是在公钥解密的时候是按密钥长度进行分段解密的，这样就是产生异常。处理方案：在私钥加密之后如果密文长度小于密钥长度，要在密文前面填充 0 ；

更详细的东西可以看Demo。