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java/php/c#版rsa签名以及java验签实现openssl生成

2017-11-17 19:24 716 查看
原文:http://blog.csdn.net/zaocha321/article/details/52221316

在开放平台领域,需要给isv提供sdk,签名是Sdk中需要提供的功能之一。由于isv使用的开发语言不是单一的,因此sdk需要提供多种语言的版本。譬如java、php、c#。另外,在电子商务尤其是支付领域,对安全性的要求比较高,所以会采用非对称密钥RSA

       本文主要介绍如何基于java、php、c#在客户端使用rsa签名,然后在服务端使用Java验签。
 
基于openssl生成RSA公私钥对
a)从网上下载openssl工具:http://www.slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html
  b)生成私钥
进入到openssl的bin目录下,执行以下命令:
openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

会在bin目录下看到新生成的私钥文件rsa_private_key.pem,文件内容如下:

[html] view
plain copy

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----    

MIICXgIBAAKBgQDtd1lKsX6ylsAEWFi7E/ut8krJy9PQ7sGYKhIm9TvIdZiq5xzy    

aw8NOLzKZ1k486MePYG4tSuoaxSbwuPLwVUzYFvnUZo7aWCIGKn16UWTM4nxc/+d    

wce+bhcKrlLbTWi8l580LTE7GxclTh8z7gHq59ivhaoGbK7FNxlUfB4TSQIDAQAB    

AoGBAIgTk0x1J+hI8KHMypPxoJCOPoMi1S9uEewTd7FxaB+4G5Mbuv/Dj62A7NaD    

oKI9IyUqE9L3ppvtOLMFXCofkKU0p4j7MEJdZ+CjVvgextkWa80nj/UZiM1oOL6Y    

HwH4ZtPtY+pFCTK1rdn3+070qBB9tnVntbN/jq0Ld7f0t7UNAkEA9ryI0kxJL9Pu    

pO9NEeWuCUo4xcl9x/M9+mtkfY3VoDDDV1E/eUjmoTfANYwrjcddiQrO0MLyEdoo    

tiLpN77qOwJBAPZhtv/+pqMVTrLxWnVKLZ4ZVTPPgJQQkFdhWwYlz7oKzB3VbQRt    

/jLFXUyCN2eCP7rglrXnaz7AYBftF0ajHEsCQQDDNfkeQULqN0gpcDdOwKRIL1Pp    

kHgWmWlg1lTETVJGEi6Kx/prL/VgeiZ1dzgCTUjAoy9r1cEFxM/PAqH3+/F/AkEA    

zsTCp6Q2hLblDRewKq7OCdiIwKpr5dbgy/RQR6CD7EYTdxYeH5GPu1wXKJY/mQae    

JV9GG/LS9h7MhkfbONS6cQJAdBEb5vloBDLcSQFDQO/VZ9SKFHCmHLXluhhIizYK    

Gzgf3OXEGNDSAC3qy+ZTnLd3N5iYrVbK52UoiLOLhhNMqA==    

-----END RSA PRIVATE KEY-----    

c)生成公钥
在bin目录下,执行以下命令:
openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
会在bin目录下看到新生成的公钥文件rsa_public_key.pem,文件内容如下:

[html] view
plain copy

-----BEGIN PUBLIC KEY-----    

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDtd1lKsX6ylsAEWFi7E/ut8krJ    

y9PQ7sGYKhIm9TvIdZiq5xzyaw8NOLzKZ1k486MePYG4tSuoaxSbwuPLwVUzYFvn    

UZo7aWCIGKn16UWTM4nxc/+dwce+bhcKrlLbTWi8l580LTE7GxclTh8z7gHq59iv    

haoGbK7FNxlUfB4TSQIDAQAB    

-----END PUBLIC KEY-----    

2. 客户端签名
  2.1 java版签名实现

[java] view
plain copy

/**  

     * rsa签名  

     *   

     * @param content  

     *            待签名的字符串  

     * @param privateKey  

     *            rsa私钥字符串  

     * @param charset  

     *            字符编码  

     * @return 签名结果  

     * @throws Exception  

     *             签名失败则抛出异常  

     */    

    public String rsaSign(String content, String privateKey, String charset) throws SignatureException {    

        try {    

            PrivateKey priKey = getPrivateKeyFromPKCS8("RSA", new ByteArrayInputStream(privateKey.getBytes()));    

    

            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");    

            signature.initSign(priKey);    

            if (StringUtils.isEmpty(charset)) {    

                signature.update(content.getBytes());    

            } else {    

                signature.update(content.getBytes(charset));    

            }    

    

            byte[] signed = signature.sign();    

            return new String(Base64.encodeBase64(signed));    

        } catch (Exception e) {    

            throw new SignatureException("RSAcontent = " + content + "; charset = " + charset, e);    

        }    

    }    

    

    public PrivateKey getPrivateKeyFromPKCS8(String algorithm, InputStream ins) throws Exception {    

        if (ins == null || StringUtils.isEmpty(algorithm)) {    

            return null;    

        }    

    

        KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);    

        byte[] encodedKey = StreamUtil.readText(ins).getBytes();    

        encodedKey = Base64.decodeBase64(encodedKey);    

        return keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(encodedKey));    

    }    

注意:参数privateKey是Pem私钥文件中去除头(-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----)和尾(-----END RSA PRIVATE KEY-----)以及换行符后的字符串。
如果签名报以下错误:
java.security.spec.InvalidKeySpecException: java.security.InvalidKeyException: IOException : algid parse error, not a sequence
则说明rsa私钥的格式不是pksc8格式,需要使用以下命令转换一下:
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -nocrypt
然后再提取去除头和尾以及换行符后字符串作为java版用的rsa私钥
  2.2 php签名实现

[php] view
plain copy

function sign($content, $rsaPrivateKeyPem) {    

        $priKey = file_get_contents($rsaPrivateKeyPem);    

        $res = openssl_get_privatekey($priKey);    

        openssl_sign($content, $sign, $res);    

        openssl_free_key($res);    

        $sign = base64_encode($sign);    

        return $sign;    

    }    

注意:$rsaPrivateKeyPem为pem私钥文件路径
  2.3 c#签名实现(引用了国外某位仁兄的方案)

[csharp] view
plain copy

using System;    

using System.Text;    

using System.Security.Cryptography;    

using System.Web;    

using System.IO;    

    

namespace Aop.Api.Util    

{    

    /// <summary>    

    /// RSA签名工具类。    

    /// </summary>    

    public class RSAUtil    

    {    

    

        public static string RSASign(string data, string privateKeyPem)    

        {    

            RSACryptoServiceProvider rsaCsp = LoadCertificateFile(privateKeyPem);    

            byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);    

            byte[] signatureBytes = rsaCsp.SignData(dataBytes, "SHA1");    

            return Convert.ToBase64String(signatureBytes);    

        }    

    

        private static byte[] GetPem(string type, byte[] data)    

        {    

            string pem = Encoding.UTF8.GetString(data);    

            string header = String.Format("-----BEGIN {0}-----\\n", type);    

            string footer = String.Format("-----END {0}-----", type);    

            int start = pem.IndexOf(header) + header.Length;    

            int end = pem.IndexOf(footer, start);    

            string base64 = pem.Substring(start, (end - start));    

            return Convert.FromBase64String(base64);    

        }    

    

        private static RSACryptoServiceProvider LoadCertificateFile(string filename)    

        {    

            using (System.IO.FileStream fs = System.IO.File.OpenRead(filename))    

            {    

                byte[] data = new byte[fs.Length];    

                byte[] res = null;    

                fs.Read(data, 0, data.Length);    

                if (data[0] != 0x30)    

                {    

                    res = GetPem("RSA PRIVATE KEY", data);    

                }    

                try    

                {    

                    RSACryptoServiceProvider rsa = DecodeRSAPrivateKey(res);    

                    return rsa;    

                }    

                catch (Exception ex)    

                {    

                }    

                return null;    

            }    

        }    

    

        private static RSACryptoServiceProvider DecodeRSAPrivateKey(byte[] privkey)    

        {    

            byte[] MODULUS, E, D, P, Q, DP, DQ, IQ;    

    

            // --------- Set up stream to decode the asn.1 encoded RSA private key ------    

            MemoryStream mem = new MemoryStream(privkey);    

            BinaryReader binr = new BinaryReader(mem);  //wrap Memory Stream with BinaryReader for easy reading    

            byte bt = 0;    

            ushort twobytes = 0;    

            int elems = 0;    

            try    

            {    

                twobytes = binr.ReadUInt16();    

                if (twobytes == 0x8130) //data read as little endian order (actual data order for Sequence is 30 81)    

                    binr.ReadByte();    //advance 1 byte    

                else if (twobytes == 0x8230)    

                    binr.ReadInt16();    //advance 2 bytes    

                else    

                    return null;    

    

                twobytes = binr.ReadUInt16();    

                if (twobytes != 0x0102) //version number    

                    return null;    

                bt = binr.ReadByte();    

                if (bt != 0x00)    

                    return null;    

    

    

                //------ all private key components are Integer sequences ----    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                MODULUS = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                E = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                D = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                P = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                Q = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                DP = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                DQ = binr.ReadBytes(elems);    

    

                elems = GetIntegerSize(binr);    

                IQ = binr.ReadBytes(elems);    

                    

    

                // ------- create RSACryptoServiceProvider instance and initialize with public key -----    

                CspParameters CspParameters = new CspParameters();    

                CspParameters.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;    

                RSACryptoServiceProvider RSA = new RSACryptoServiceProvider(1024, CspParameters);    

                RSAParameters RSAparams = new RSAParameters();    

                RSAparams.Modulus = MODULUS;    

                RSAparams.Exponent = E;    

                RSAparams.D = D;    

                RSAparams.P = P;    

                RSAparams.Q = Q;    

                RSAparams.DP = DP;    

                RSAparams.DQ = DQ;    

                RSAparams.InverseQ = IQ;    

                RSA.ImportParameters(RSAparams);    

                return RSA;    

            }    

            catch (Exception ex)    

            {    

                return null;    

            }    

            finally    

            {    

                binr.Close();    

            }    

        }    

    

        private static int GetIntegerSize(BinaryReader binr)    

        {    

            byte bt = 0;    

            byte lowbyte = 0x00;    

            byte highbyte = 0x00;    

            int count = 0;    

            bt = binr.ReadByte();    

            if (bt != 0x02)     //expect integer    

                return 0;    

            bt = binr.ReadByte();    

    

            if (bt == 0x81)    

                count = binr.ReadByte();    // data size in next byte    

            else    

                if (bt == 0x82)    

                {    

                    highbyte = binr.ReadByte(); // data size in next 2 bytes    

                    lowbyte = binr.ReadByte();    

                    byte[] modint = { lowbyte, highbyte, 0x00, 0x00 };    

                    count = BitConverter.ToInt32(modint, 0);    

                }    

                else    

                {    

                    count = bt;     // we already have the data size    

                }    

    

            while (binr.ReadByte() == 0x00)    

            {   //remove high order zeros in data    

                count -= 1;    

            }    

            binr.BaseStream.Seek(-1, SeekOrigin.Current);       //last ReadByte wasn't a removed zero, so back up a byte    

            return count;    

        }    

    }    

}    

注:privateKeyPem为私钥文件路径
  3. 服务端java验签

/** 

     * rsa验签 

     *  

     * @param content 被签名的内容 

     * @param sign 签名后的结果 

     * @param publicKey rsa公钥 

     * @param charset 字符集 

     * @return 验签结果 

     * @throws SignatureException 验签失败,则抛异常 

     */  

    boolean doCheck(String content, String sign, String publicKey, String charset) throws SignatureException {  

        try {  

            PublicKey pubKey = getPublicKeyFromX509("RSA", new ByteArrayInputStream(publicKey.getBytes()));  

  

            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");  

            signature.initVerify(pubKey);  

            signature.update(getContentBytes(content, charset));  

            return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign.getBytes()));  

        } catch (Exception e) {  

            throw new SignatureException("RSA验证签名[content = " + content + "; charset = " + charset  

                                         + "; signature = " + sign + "]发生异常!", e);  

        }  

    }  

  

    private PublicKey getPublicKeyFromX509(String algorithm, InputStream ins) throws NoSuchAlgorithmException {  

        try {  

            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);  

  

            StringWriter writer = new StringWriter();  

            StreamUtil.io(new InputStreamReader(ins), writer);  

            byte[] encodedKey = writer.toString().getBytes();  

  

            // 先base64解码  

            encodedKey = Base64.decodeBase64(encodedKey);  

            return keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encodedKey));  

        } catch (IOException ex) {  

            // 不可能发生  

        } catch (InvalidKeySpecException ex) {  

            // 不可能发生  

        }  

        return null;  

    }  

  

    private byte[] getContentBytes(String content, String charset) throws UnsupportedEncodingException {  

        if (StringUtil.isEmpty(charset)) {  

            return content.getBytes();  

        }  

  

        return content.getBytes(charset);  

    }  

注意:参数publicKey是Pem公钥文件中去除头(-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----)和尾(-----END RSA PRIVATE KEY-----)以及换行符后的字符串。
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