php 的rsa密匙生成！加密解密

最近研究了一下crypt rsa for php！

RSA方法，简单地说，是生成一组数字n、e和d。用n和e加密明文（明文要求小于n），用n和d解密密文。
　　寻找一组n、e、d很容易，但当n足够大时，由n和e求出d很难。这是RSA的安全性所在。
　　https不需说了。这里说的是，如何在non-https环境使用JavaScript和PHP实现RSA加密/解密：在浏览器使用JavaScript加密信息，在服务器用PHP解密信息。

一，用JavaScript加密

有关RSA，比较好的JavaScript见[url]http://ohdave.com/rsa/[/url]（该页面还有密钥生成程序下载）。用法也简单：

1，设置参数

setMaxDigits(d);

函数的参数d跟n的位数有关。关系是

d=n的十六进制位数/2+3

比如n是十六进制16位（对应二进制125~128位），d就设成19。

2，设置密钥

key=new RSAKeyPair(e,d,n);

参数e、d、n是十六进制表示。加密只需要e和n，d给空串。如：

key=new RSAKeyPair('3d','','a090f4fdaba1c60975fb3b9ea6937a27');

3，加密

ct=encryptedString(key,pt+'\x01');

这个函数把明文pt加密为密文ct（十六进制字符串）。对长信息，则分段加密（但PEAR::Crypt_RSA不认可，下文将解决这个问题）。
'\x01'这个字节，是PEAR::Crypt_RSA要求的结尾符。保证PEAR::Crypt_RSA可以成功解密的一组明文长度（字节）为：

n的十六进制位数/2-3

对2的密钥，一次可以加密13个字节（14个也可能成功，看密钥和明文的情况）。

二，用PHP解密

PEAR::Crypt_RSA的安装很简单，这里不说了。

1，打开数学库

require_once('Crypt/RSA.php');//一般是这个路径
$math_obj = &Crypt_RSA_MathLoader::loadWrapper();

PHP 的数学库有GMP、BigInt、BCMath。如果不给loadWrapper指定参数，他会按照这个顺序选择已经加载的数学库（分别对应 Crypt_RSA_Math_GMP类、Crypt_RSA_Math_BigInt类和Crypt_RSA_Math_BCMath类）。 BCMath是php的默认配置，但比起GMP，实在是慢多了。不了解BigInt，不好说。

2，载入密钥

$dd = $math_obj->int2bin('0x'.$d);
$nn = $math_obj->int2bin('0x'.$n);
$pk = new Crypt_RSA_Key($nn, $dd, 'private');

$rsa_obj = new Crypt_RSA;
$rsa_obj->setParams(array('dec_key' => $pk));

3，解密

$pt = $rsa_obj->decryptBinary($math_obj->int2bin('0x'.$ct));

PEAR::Crypt_RSA可以使用十六进制密钥，也可以解密十六进制密文。但对Crypt_RSA_Math_BCMath类必须修改一下int2bin的代码，使他能够把十六进制数字转换为内部格式。
当然，如果是十进制密钥/密文，'0x'前缀就不用加了。

对Crypt_RSA_Math_BCMath::int2bin()的改动是在函数的开头加上：

$p=substr($num,0,2);
if($p=='0x'||$p=='0X'){
  $len=strlen($num);
  $result = 0;
  $factor = 1;
  for($i=$len-1;$i>=2;$i--){
  $result=bcadd($result,bcmul(hexdec($num[$i]),$factor));
  $factor=bcmul($factor,16);
  }
  $num=$result;
}

三，解决JavaScript加密功能浪费问题

JavaScript的encryptedString()函数对长信息分段加密，密文用空格分割各个段落。而Crypt_RSA类的decryptBinary()函数不能适应这一点。为了利用充分JavaScript的加密功能，只能给Crypt_RSA类增加一个函数：

function decryptString($s, $key = null)
{
  $result = ‘’;
  if($key==null)
  $key = $this->_dec_key;
  $exp = $this->_math_obj->bin2int($key->getExponent());
  $modulus = $this->_math_obj->bin2int($key->getModulus());
  $chunk_len = $key->getKeyLength() - 1;
  $block_len = (int) ceil($chunk_len / 8);

  $radix=10;
  if(substr($s,0,2)=='0x'){
  $radix=16;
  $s=substr($s,2);
  }
  $blocks = explode(" ",$s);

  for($i = 0; $i < count($blocks); ++$i){
  $enc_data=$blocks[$i];
  if ($radix == 16)
  $enc_data='0x'.$enc_data;
  $enc_data=$this->_math_obj->int2bin($enc_data);

  $data_len = strlen($enc_data);
  $curr_pos = 0;
  $bit_pos = 0;
  $plain_data = $this->_math_obj->bin2int("\0");
  while ($curr_pos < $data_len){
  $tmp = $this->_math_obj->bin2int(substr($enc_data, $curr_pos, $block_len));
  $tmp = $this->_math_obj->powmod($tmp, $exp, $modulus);
  $plain_data = $this->_math_obj->bitOr($plain_data, $tmp, $bit_pos);
  $bit_pos += $chunk_len;
  $curr_pos += $block_len;
  }
  $result .= $this->_math_obj->int2bin($plain_data);
  }
  if (ord($result{strlen($result) - 1}) == 0)
  $result = substr($result,0, strlen($result) - 1);
  return $result;
}

 

这个函数对密文分段解密。加密时也不必在末尾增加字节('\x01')了。解密调用如下：

$rsa_obj->decryptString('0x'.$ct);//十进制不加0x前缀

四，用PHP生成密钥

PEAR::Crypt_RSA的Crypt_RSA_KeyPair类可以生成密钥。调用步骤如下：

require_once('Crypt/RSA.php');
$math_obj = &Crypt_RSA_MathLoader::loadWrapper();
$key_pair = new Crypt_RSA_KeyPair($key_lenth);
if (!$key_pair->isError()){
  $public_key = $key_pair->getPublicKey();
  $private_key = $key_pair->getPrivateKey();
  $e =$math_obj->hexstr($math_obj->bin2int($public_key->getExponent()));
  $d =$math_obj->hexstr($math_obj->bin2int($private_key->getExponent()));
  $n =$math_obj->hexstr($math_obj->bin2int($public_key->getModulus()));
}

hexstr()是自己添加的函数，用来把十进制字符串转换为十六进制。对Crypt_RSA_Math_GMP很简单，只需：

function hexstr($num){
  return gmp_strval($num,16);
}

对Crypt_RSA_Math_BCMath略麻烦些：

function hexstr($num){
  $result = '';
  do{
  $result = sprintf('%02x',intval(bcmod($num,256))).$result;
  $num = bcdiv($num, 256);
  }while(bccomp($num, 0));
  return ltrim($result,'0');
}

五，用php生成密钥（二）

为了提高加密速度，一般选一个较小的e。比较常用的是3、17、257、65537几个素数。

generate()生成密钥的算法是依次计算p,q,n,e,d。因此做了如下改动，以便可以自己选e值：

原来的：
function Crypt_RSA_KeyPair($key_len, $wrapper_name = 'default', $error_handler = '')
改后增加一个参数e：
function Crypt_RSA_KeyPair($key_len, $e = null, $wrapper_name = 'default', $error_handler = '')
这个函数调用generate()。效应地：
function generate($key_len = null)
也增加一个参数e：
function generate($key_len = null, $e = null)

把CRYPT_RSA-1.0.0的KeyPair.php中属于generate()的245~271行改动顺序，由e确定p和q：

if($e != null&&$this->_math_obj->cmpAbs($e,2)>0)
  $e = $this->_math_obj->nextPrime($this->_math_obj->dec($e));//取个素数
else
{
  while(true)
  {
  $e = $this->_math_obj->getRand($q_len, $this->_random_generator);
  if ($this->_math_obj->cmpAbs($e,2)<=0)
  continue;
  $e = $this->_math_obj->nextPrime($this->_math_obj->dec($e));
  break;
  }
}
do{
  $p = $this->_math_obj->getRand($p_len, $this->_random_generator, true);
  $p = $this->_math_obj->nextPrime($p);
  do{
  do{
  $q = $this->_math_obj->getRand($q_len, $this->_random_generator, true);
  $tmp_len = $this->_math_obj->bitLen($this->_math_obj->mul($p, $q));
  if ($tmp_len < $key_len)
  $q_len++;
  elseif ($tmp_len > $key_len)
  $q_len--;
  } while ($tmp_len != $key_len);
  $q = $this->_math_obj->nextPrime($q);
  $tmp = $this->_math_obj->mul($p, $q);
  } while ($this->_math_obj->bitLen($tmp) != $key_len);
  // $n - is shared modulus
  $n = $this->_math_obj->mul($p, $q);
  // generate public ($e) and private ($d) keys
  $pq = $this->_math_obj->mul($this->_math_obj->dec($p), $this->_math_obj->dec($q));
  if($this->_math_obj->isZero($this->_math_obj->dec($this->_math_obj->gcd($e, $pq))))
  break;
}while(true);

（网易的服务真体贴啊，连pre标记里面的东西都给改。还改不好）这样，如果要生成e为3的1024位密钥，可以如下调用：

$key_pair = new Crypt_RSA_KeyPair(1024,3);

六，干什么用

　　加密比较重要的数据。比如注册时用户输入的密码。
　　登录时把密码hmac一下就可以防止重放攻击（replay attack）了。对注册不存在这种攻击，但有密码泄露的危险。上传密码hash那点安全性根本不算什么。这个可以用RSA加密解决。
　　不过，对中间人攻击还是没办法。




另外一个