公钥私钥的那点事儿

支付宝介绍

支付宝开发网址：

支付宝开放平台： https://open.alipay.com/platform/home.htm
支付宝沙箱环境： https://openhome.alipay.com/platform/appDaily.htm?tab=info
支付宝开发者文档：https://openhome.alipay.com/developmentDocument.htm
电脑网站支付流程：https://docs.open.alipay.com/270
生成签名：https://docs.open.alipay.com/291/106103/
python-alipay-adk : https://github.com/fzlee/alipay/blob/master/README.zh-hans.md

 使用python对接支付宝：

• 直接使用第三方SDK（python-alipay-sdk）:  https://github.com/fzlee/alipay/blob/master/README.zh-hans.md
• 登录开发者中心，熟悉"电脑网站支付"整体流程

# 访问"支付宝开发平台"登录，可以访问开发者中心
https://open.alipay.com/platform/home.htm
# 可以参考"电脑网站支付" 熟悉电脑支付整体流程
https://docs.open.alipay.com/270/105899/

创建应用（这里使用沙箱环境测试）

 沙箱环境说明：

• 线上环境需要创建应用，因为我们不是企业，没有资质，所以只能申请沙箱环境
• 简单来讲沙箱环境就是给开发者使用的测试环境
• 沙箱环境地址：https://openhome.alipay.com/platform/appDaily.htm?tab=info

 

按照官方要求生成秘钥：

生成秘钥参考官网：https://docs.open.alipay.com/291/105971　

　　　　　　

 把生成的app公钥粘贴到沙箱环境的app中：

• 沙箱环境地址：https://openhome.alipay.com/platform/appDaily.htm?tab=info
• 粘贴app公钥到沙箱环境中

 　　　　　　

•  支付宝公钥一会再程序中要使用

 使用 python-alipay-sdk 支付&查询支付结果

• 说明

　　　　　　1. 阿里官方没有提供python对接支付的sdk，但是python库中有非官方的sdk包可以使用

　　　　　　2. python-alipay-adk : https://github.com/fzlee/alipay/blob/master/README.zh-hans.md

　　　　　　3. 使用起来非常简单，只要传入几个必要的参数就可以完成

　　　　　　4. 由于支付对安全要求很高，所以要理解对接支付宝安全的流程：公钥加密、私钥解密  这八个字

• 上代码

from alipay import AliPay

# 沙箱环境中 app 私钥
app_private_key_string = open('app_private_key.pem').read()
# 支付宝公钥
alipay_public_key_string = open( 'alipay_public_key.pem').read()


def get_alipay_url():
    alipay = AliPay(
        appid="2016101800716047",  # 沙箱appid
        app_notify_url=None,  # 默认回调url
        app_private_key_string=app_private_key_string,
        # 支付宝的公钥，验证支付宝回传消息使用，不是你自己的公钥,
        alipay_public_key_string=alipay_public_key_string,
        sign_type="RSA",  # RSA 或者 RSA2
        debug=True,  # 默认False,我们是沙箱，所以改成True(让访问沙箱环境支付宝地址)
    )
    # 调用支付接口
    # 电脑网站支付，需要跳转到https://openapi.alipay.com/gateway.do? + order_string
    order_string = alipay.api_alipay_trade_page_pay(
        out_trade_no="201611124",  # 订单id，应该从前端获取
        total_amount=str(0.01),  # 订单总金额
        subject="测试阿里云付款",  # 付款标题信息
        return_url=None,  # 付款成功回调地址(可以为空)
        notify_url=None  # 付款成功后异步通知地址（可以为空）
    )
    pay_url = "https://openapi.alipaydev.com/gateway.do?" + order_string
    print(pay_url)  # 将这个url复制到浏览器，就会打开支付宝支付页面


def query_pay():
    alipay = AliPay(
        appid="2016101800716047",  # 沙箱appid
        app_notify_url=None,  # 默认回调url
        app_private_key_string=app_private_key_string,
        # 支付宝的公钥，验证支付宝回传消息使用，不是你自己的公钥
        alipay_public_key_string=alipay_public_key_string,
        sign_type="RSA",  # RSA 或者 RSA2
        debug=True,  # 默认False,我们是沙箱，所以改成True(让访问沙箱环境支付宝地址)
    )
    trade_query = alipay.api_alipay_trade_query(
        out_trade_no=20161112,  # 上面生成支付码页面时传入的商品订单号
        trade_no=None
    )
    print(trade_query)


if __name__ == '__main__':
    get_alipay_url()
    query_pay()


'''
trade_query 查询用户付款信息
返回信息详情请看官方：https://docs.open.alipay.com/api_1/alipay.trade.query
{
    "code": "10000",    # code=10000代表支付成功
    "msg": "Success",
    "buyer_logon_id": "foq***@sandbox.com",
    "buyer_pay_amount": "0.00",
    "buyer_user_id": "2088102180228981",
    "buyer_user_type": "PRIVATE",
    "invoice_amount": "0.00",
    "out_trade_no": "20161112",
    "point_amount": "0.00",
    "receipt_amount": "0.00",
    "send_pay_date": "2020-02-20 21:20:48",
    "total_amount": "0.01",
    "trade_no": "2020022022001428981000087565",
    "trade_status": "TRADE_SUCCESS"  
}
'''

alipay_test.py

-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDIgHnOn7LLILlKETd6BFRJ0GqgS2Y3mn1wMQmyh9zEyWlz5p1zrahRahbXAfCfSqshSNfqOmAQzSHRVjCqjsAw1jyqrXaPdKBmr90DIpIxmIyKXv4GGAkPyJ/6FTFY99uhpiq0qadD/uSzQsefWo0aTvP/65zi3eof7TcZ32oWpwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

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

支付宝支付流程：

　

前言

• 加密技术是个好东西，可以有效地保证我们在沟通和存储过程中的信息安全。但我敢打赌，没有多少程序员喜欢加解密算法，更多人则是一想到公钥私钥、数字证书就开始头晕，一见到 SSL/TLS 协议就额头冒汗。其实呢，作为应用层面的程序员，我们不用担心算法问题，只需要了解加解密的应用场景，就可以轻松应对了。

对称加密和非对称加密

通常，对信息加密时需要遵循某种规则，而解密也需要这个规则，所以，这个规则——我们称之为密钥，就需要妥善保管，不能让除参与方之外的其他人知道。加密和解密使用同一个密钥，这就是对称加密。对称加密的最大弊端就是密钥的分发比较困难，因为在对称加密算法中，加密方和解密方都需要知道这个密钥，如果把密钥一起发送，则就存在泄露的风险。对称加密算法的优势是加密速度非常快。常见的对称加密算法有DES, AES等。

在非对称加密算法中，加密和解密分别使用不同的两个密钥。这两个密钥，我们称之为公钥和私钥，其使用规则如下：

• 公钥和私钥总是成对使用的
• 用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密
• 用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密

据此，我们可以得到另外两条规则：

• 如果可以用公钥解密，则必然是对应的私钥加密的（逆反命题）
• 如果可以用私钥解密，则必然是对应的公钥加密的（逆反命题）

RSA算法

RSA算法是使用最广泛的非对称加密算法，Elgamal是另一种常用的非对称加密算法。RSA公钥加密算法是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。1987年首次公布，当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

以下关于算法的描述，程序员可以直接跳过。

• 随机选取两个大素数p和q，使得p ！= q
• 计算 n = p*q
• 选取一个与Θ互质的小奇数e，其中Θ(n)=（p-1）*（q-1）
• 对模Θ（n），计算出e的乘法逆元d的值（e 关于模 r 的模反元素）
• 将P = (e，n)公开，作为参与者的RSA公钥
• 使对S = (d, n)保密，并作为参与者的RSA密钥

下面的代码才是程序员喜欢的方式。如果提示找不到 rsa 模块，请先使用 pip install rsa 安装。

import rsa
public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)

只用一行代码，我们就得到了一对相互关联的公钥和私钥。先让我们看看它们长什么样。

>>> import rsa
>>> public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)
>>> public_key
PublicKey(92152531277928235614668640293101435876412015819908668333258279694358387533076492868175407616659584948932430613207379632111064020593475841213537368715710670332858863680927621109917543626036905695973634958908960528780365668290457205838209776167934441340612604626115727114825218239811197485327788703960807389731, 65537)
>>> public_key.save_pkcs1()
b'-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
MIGJAoGBAIM6xHq+WggTLGNbUMBSAPEvFuWcv3pdtJmoLidVHG17jKyS4rCo+7vj
41eqFkJNU1zEoxDWsUii2+yxNbgbkY16MdE+JnIVBfy7TfjeFeNfHuzB70kO5Ks3
twcdkZTGD55xCtwVvxW8PndLiR+62T9gcljGHmYP42cHtQILujojAgMBAAE=
-----END RSA PUBLIC KEY-----
'

私钥和公钥长得模样差不多。对私钥和公钥调用save_pkcs1()函数，就得到了私钥和公钥的字节码。

加密通讯

程序员小林受命参与一项商业谈判，临行前，业务经理浩克交给他一个U盘，里面保存了一个公钥，对应的私钥则保存在浩克的电脑里。

import rsa

# 生成公钥、私钥
public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)

# 保存公钥到U盘
with open('public_hulk.pem', 'w') as fp:
fp.write(public_key.save_pkcs1().decode()) # decode()：字节码转字符串

# 保存私钥到浩克的电脑上
with open('private_hulk.pem', 'w') as fp:
fp.write(private_key.save_pkcs1().decode()) # decode()：字节码转字符串

谈判过程中，小林获得一条绝密信息，需要安全发给浩克。信息内容是：绝不能让第三者知道！小林使用存储在U盘上的浩克的公钥加密该信息，然后通过电子邮件发送给了浩克。

message = '绝不能让第三者知道！'

# 导入公钥
with open('public_hulk.pem', 'r') as f:
pubkey = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read().encode()) # encode()：字符串转字节码

# 使用公钥加密信息
crypto = rsa.encrypt(message.encode('utf-8'), pubkey)

浩克收到邮件后，邮件内容显示为：

{P
`ﾷxﾓﾸýôﾹ}VEﾷﾍgÛDkﾢjﾺüWÉd.W$ﾇﾲNkÙʞÑwﾌpi_ﾕﾸèqﾖõG

没关系，浩克只需要用自己的私钥解密就可以正确显示信息了。

# 导入私钥
with open('private_hulk.pem', 'r') as f:
privkey= rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read().encode()) # encode()：字符串转字节码

message = rsa.decrypt(crypto, privkey).decode('utf-8')

解密后，邮件内容显示为：

绝不能让第三者知道！

数字签名

商务谈判进行到第二天，浩克决定先不着急答应对方提出的条件。他需要发邮件通知小林，邮件内容为：按兵不动，不露声色。浩克写完信息后，先用Hash函数，生成信件的摘要（digest），然后，使用私钥对这个摘要加密，生成"数字签名"（signature），最终把加密的信息和数字签名一同发给了小林。

 

message = '按兵不动，不露声色。'

# 导入私钥
with open('private_hulk.pem', 'r') as f:
privkey= rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read().encode())

# 生成摘要
digest = str(hash(message.encode('utf-8')))

# 生成签名
signature = rsa.encrypt(digest, privkey)

# 加密邮件内容
crypto = rsa.encrypt(message.encode('utf-8'), privkey)

正在会议室谈判的小林收到了一封“浩克”的邮件，除了内容，还附有“浩克”的数字签名。他先解密邮件内容，得到“接受条件，立即签约”的指示，然后使用hash函数，生成信件的摘要（digest1），再使用浩克的公钥解密数字签名，得到原始的信件摘要（digest0）。比较两个摘要，完全一致，很显然，这封邮件的确是“浩克”本人发出的。但是，敏感的小林总觉得有些奇怪，因为现在签约，明显有损于公司的利益。他冷静地思考了一分钟，终于发现了问题：有人冒充浩克给他发了这封邮件，并且他U盘里的公钥被人掉包了！

果然，几分钟之后，小林又收到了浩克的邮件。这次，他使用自己备份的公钥解密，并验证了浩克的数字签名，正确解读了浩克发出的指令：按兵不动，不露声色。

 

# 导入公钥
with open('public_hulk.pem', 'r') as f:
pubkey = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read().encode())

# 解密邮件内容：按兵不动，不露声色。
message = rsa.decrypt(crypto, pubkey ).decode('utf-8')

# 生成摘要1
digest1 = str(hash(message.encode('utf-8')))

# 解密数字签名，得到生成摘要0
digest0 = rsa.decrypt(signature , pubkey)

if digest0 == digest1：
print(message) 

数字证书

事实上，我们有比U盘更好的方法保存公钥，这就是certificate authority，简称CA。浩克可以去CA证书中心为自己的公钥做认证。CA证书中心用自己的私钥，对浩克的公钥和一些相关信息一起加密，生成"数字证书"（Digital Certificate）。

 

有了数字证书，在需要数字签名的场合，浩克只要在签名的同时，再附上数字证书就行了。

收件人收到浩克签名的邮件后，用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到浩克真实的公钥了，然后就能证明"数字签名"是否真的是浩克签署的。