使用OpenSSL在VS2017进行RSA的加密解密

RSA介绍

• 公钥密码*的介绍内容在网页上有很多，为避免重复，此处不再介绍RSA背景内容。

使用OpenSSL进行RSA加密、解密操作

• openssl的背景知识百度上已经有很多了，此处不再介绍OpenSSL的背景内容。

在装好了OpenSSL之后，在VS2017中可以开始我们的工程。

关于如何开启工程、将OPENSSL库进行链接，这篇文章中进行了较为详细的讲解，链接如下：https://blog.csdn.net/wene_zheng/article/details/53101260

这里对openSSL库中与RSA相关的结构体、接口函数做一个简单的介绍：

所有的函数声明在openssl\include\openssl\rsa.h中，首先我们面临的是结构体RSA的内容。

所有的结构体是在ossl_typ.h中定义的，我们打开这个文件可以看到：

typedef struct rsa_st RSA;
//这不是等于没说？？？

接下来google到了rsa_st的结构，在这里，推荐一个网址，这个网站可以搜索到结构体的声明详细内容

https://docs.huihoo.com/doxygen/openssl/1.0.1c/annotated.html

这个结构如下：

struct {
    //BIGNUM 是一个结构体，可以理解为一个“大数”,他的定义为bignum_st，一个过大的数在内存中是无法存储的
    //需要使用结构体进行大数的存储
    BIGNUM *n;              // 模n=pq
    BIGNUM *e;              // 公钥
    BIGNUM *d;              // 私钥
    BIGNUM *p;              // 秘密大素数P
    BIGNUM *q;              // 秘密大素数q
    BIGNUM *dmp1;           // d mod (p-1)
    BIGNUM *dmq1;           // d mod (q-1)
    BIGNUM *iqmp;           // q^-1 mod p
    // ...
    //当然内容远不止此，还包括pad、version、flag等内容。以上是RSA的基本内容
} rsa_st;

和RSA结构相关的有许多操作函数，包含在rsa.h中，这些函数的描述可以在Openssl的官网上找到，这个网址为

https://www.openssl.org/docs/manpages.html

//初始化一个RSA结构,这里用的是C语言，使用前必须要初始化
RSA * RSA_new(void);
//释放一个RSA结构
void RSA_free(RSA *rsa);
//RSA私钥产生函数，类似的产生函数还有RSA_generate_key_ex等，可以看上面网站的描述
//产生一个模为num位的**对，e是公钥，产生的**对会放进返回值RSA结构体中
RSA *RSA_generate_key(int num, unsigned long e,void (*callback)(int,int,void *), void *cb_arg);
//判断位数函数, 返回RSA模的位数
int RSA_size(const RSA *rsa);
//测试p、q是否为素数
int RSA_check_key(RSA *rsa);
//将RSA结构体中的内容按照模、素数p\q等易读的形式打印出来
int RSA_print(BIO *bp, RSA *x, int offset);
//FILE参数写stdout可以打印在显示器上
int RSA_print_fp(FILE *fp, RSA *x, int offset);
//从文件中加载RSAPublicKey格式公钥证书
RSA *PEM_read_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA **x, pem_password_cb *cb, void *u);
//从BIO重加载RSAPublicKey格式公钥证书
RSA *PEM_read_bio_RSAPublicKey(BIO *bp, RSA **x, pem_password_cb *cb, void *u);
//输出RSAPublicKey公钥证书到文件
int PEM_write_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA *x);
//输出RSAPublicKey公钥证书到BIO
int PEM_write_bio_RSAPublicKey(BIO *bp, RSA *x);
//RSA加密函数
int RSA_public_encrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
/*参数说明：
    flen: 要加密信息长度
    from: 要加密信息
    to: 加密后的信息
    padding: 采取的加密方案, 分为: RSA_PKCS1_PADDING, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING, RSA_SSLV23_PADDING, RSA_NO_PADDING*/
int RSA_private_decrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
RSA *PEM_read_RSA_PUBKEY(FILE *fp, RSA **x,pem_password_cb *cb, void *u);
RSA *PEM_read_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA **x,pem_password_cb *cb, void *u);
//这两个函数看起来一样，然而要用上面的那个，下面那个不知道为什么无法读取正确的公钥信息。
//有没有大佬来解释一下

使用RSA进行加密的操作也很简单，代码的流程和思路可以这样理解：
注意，我用的是已经生成好的RSA公私钥对，关于如何生成公私钥，可以通过刚刚介绍过的函数generate_key，可以通过openssl的命令行，等等。

1.定义一个encrypt()函数，输入为待加密字符串和公钥的位置，输出为加密后的字符串。
char *encrypt(char *带加密字符串;const char *公钥文件位置){
    fopen函数打开公钥文件位置；
    //vs2017可能会报错说fopen函数不安全建议使用fopen_s
    //如果非要使用fopen，在预编译的头文件中定义：（也可以看VS的提示）
    //#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
    PEM_read_RSA_PUBKEY函数读取公钥内容；
    //调试时可以用RSA_Print_fp函数进行调试
    RSA_public_encrypt函数进行加密；
    return 加密后的字符串；
}
2.定义decrypt()函数，输入为加密字符串和私钥位置，输出为解密字符串。
char *decrypt(char *加密后的字符串； const char *私钥文件位置){
	fopen函数打开公钥位置；
	PEM_read_RSAPrivateKey读取私钥内容;
	RSA_Private_decrypt函数进行解密；
	return 解密后的字符串；
}

源代码可以从百度上搜索。

我的代码为：

char *rsa_encrypt(char *str,const char *pubkey_path)
{
	RSA *rsa = NULL;
	FILE *fp = NULL;
	char *en = NULL;
	int len = 0;
	int rsa_len = 0;

	if ((fp = fopen(pubkey_path, "r")) == NULL) {
		cout << "cannot open pubkey file" << endl;
		return NULL;
	}

	if ((rsa = PEM_read_RSA_PUBKEY(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) {
		cout << "Reading PEM publicKey error" << endl;
		return NULL;
	}

	RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);

	len = strlen(str);
	rsa_len = RSA_size(rsa);

	en = (char *)malloc(rsa_len + 1);
	memset(en, 0, rsa_len + 1);

	if (RSA_public_encrypt(rsa_len, (unsigned char *)str, (unsigned char*)en, rsa, RSA_NO_PADDING) < 0) {
		cout << "RSA encrypt error" << endl;
		return NULL;
	}
	cout << "RSA encrypt success" << endl;
	RSA_free(rsa);
	fclose(fp);
	return en;
}

char *rsa_decrypt(char *str,const char *prikey_path)
{
	RSA *rsa = NULL;
	FILE *fp = NULL;
	char *de = NULL;
	int rsa_len = 0;

	if ((fp = fopen(prikey_path, "r")) == NULL) {
		return NULL;
	}

	if ((rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) {
		return NULL;
	}

	RSA_print_fp(stdout, rsa, 0);

	rsa_len = RSA_size(rsa);
	de = (char *)malloc(rsa_len + 1);
	memset(de, 0, rsa_len + 1);

	if (RSA_private_decrypt(rsa_len, (unsigned char *)str, (unsigned char*)de, rsa, RSA_NO_PADDING) < 0) {
		return NULL;
	}

	RSA_free(rsa);
	fclose(fp);

	return de;
}