RSA加密、解密、签名、验签的原理及方法

RSA加密是一种非对称加密。可以在不直接传递密钥的情况下，完成解密。这能够确保信息的安全性，避免了直接传递密钥所造成的被破解的风险。是由一对密钥来进行加解密的过程，分别称为公钥和私钥。两者之间有数学相关，该加密算法的原理就是对一极大整数做因数分解的困难性来保证安全性。通常个人保存私钥，公钥是公开的（可能同时多人持有）。

加密和签名都是为了安全性考虑，但略有不同。常有人问加密和签名是用私钥还是公钥？其实都是对加密和签名的作用有所混淆。简单的说，加密是为了防止信息被泄露，而签名是为了防止信息被篡改。这里举2个例子说明。

RSA的加密过程如下：

RSA签名的过程如下：

总结：公钥加密、私钥解密、私钥签名、公钥验签。

RSA加密对明文的长度有所限制，规定需加密的明文最大长度=密钥长度-11（单位是字节，即byte），所以在加密和解密的过程中需要分块进行。而密钥默认是1024位，即1024位/8位-11=128-11=117字节。所以默认加密前的明文最大长度117字节，解密密文最大长度为128字。那么为啥两者相差11字节呢？是因为RSA加密使用到了填充模式（padding），即内容不足117字节时会自动填满，用到填充模式自然会占用一定的字节，而且这部分字节也是参与加密的。

本文目录：

API接口为什么要签名加密？

API接口如何加密？

一、API接口为什么要签名加密？

想象一个场景：一位许久不见的好兄弟，突然在微信里面跟你说“兄弟，借我1万应急呗”，你会怎么反应？

我想大部分人马上的反应就是：是不是被盗号了？他是本人吗？

实际上这是我们日常生活中常见的通讯行为，系统间调用API和传输数据的过程无异于你和朋友间的微信沟通，所有处于开放环境的数据传输都是可以被截取，甚至被篡改的。因而数据传输存在着极大的危险，所以必须加密。

加密核心解决两个问题：

你是本人吗？（签名验签）

你传过来的信息是对的吗？（加密解密）

二、API接口如何签名验签和加密解密？

古代人写信通过邮差传信，路途遥远，他们为了避免重要的内容被发现，决定用密文来写信，比如我想表达“八百标兵上北坡”，我写成800north，并且收件人也知道怎么阅读这份信息，即使路上的人截取偷看了，也看不懂你们在说的什么意思。同时我在文末签上我的字迹，在盒子里放上我的信物（比如一片羽毛等等），这样收件人也就知道这份信是我寄出的了。

这被称为“对称性密码”，也就是加密的人用A方式加密，解密的人用A方式解密，有什么缺点呢？

如果你经常传输，这就很容易被发现了密码规律，比如我很快就知道你寄信都会带上一片羽毛，那我以后也可以搞一片羽毛来冒充你了。加上，如果我要给很多人寄信，我就要跟每个人告诉我的加密方式，说不准有一个卧底就把你的加密方式出卖了。

因为互联网传输的对接方数量和频率非常高，显然搞个对称性密码是不安全的。于是，基于对称性密码延伸出“非对称密码”的概念。

1. 公私钥——签名验签及加解密原理

通俗的解释：A要给B发信息，B先把一个箱子给A，A收到之后把信放进箱子，然后上锁，上锁了之后A自己也打不开，取不出来了，因为钥匙在B的手里，这样即使路上被截取了，别人也打不开箱子看里面的信息，最后B就能安全地收到A发的信了，并且信息没有泄露。

现在我们以一个单向的A发信息给B的场景进行深入了解公私钥工作原理。

发送者和接收者都有2套加解密的方法，而且他们把其中一套加密方法a和解密方法b都公开（虚线标黑）；

这里提到的加解密，因为密码学过于深奥，无法解释。大家需默认加密方法是不能反推出解密方法的，解密方法是不能反推出加密方法的。a加密就必须a解密，b加密就必须b解密；

现在A需要向B发送一条信息，因为信息的内容很重要，他就用接收者B的加密方法c进行加密，这样只有B自己的解密方法c才能解开，任何人获取了都解开不了，包括A自己也解不开；

在A向B发送信息的同时，需要带上自己的签名，这个时候A用自己才知道的加密方法b进行加密，因为任何人都知道解密方法b，所以任何人都可以看到A的签字，也就是任何人都知道这条是A发出来的信息，但因为签名不是不能公开的信息，所以被解密了也没有关系。

总结：

（1）签名会被任何人获取，但因为签名内容不涉及核心内容，被获取破解是OK的。

（2）重要内容只能接收方解密，任何人获取了都无法解密。

（3）接收者B只有验证签名者是A的信息，才会执行接下来的程序。阿猫阿狗发来的信息不予执行。

捣局者C可能的情况：

（1）他获取到这条信息是A发出的，但看不明白加密的内容。

（2）他可以也用接受者B的加密方法c向接收者B发信息，但他无法冒充发送者A的签名，所以B不会接受C的请求。

（2）公私钥的非对称加密+session key对称加密

2. 公私钥的非对称加密+session key对称加密

上一小节解释的公私钥加密是标准和安全的，但因为这类非对称加密对系统运算的需求比较大，在保证安全的前提下，还是尽量希望提升程序响应的时效。所以目前主流应用的另一种加密方式是公私钥的非对称加密+session key对称加密。

当A向B发送信息的时候，不需要用到B的公私钥。

A用自己的加密方法b加密签名和一条空信息，因为信息无关重要，被破解了也没关系，B利用解密方法b验证了是A发来的信息。

这个时候，接收者B用发送者A的加密方法a，加密一个有时效的加密方法给A（相当于告诉A，这2个小时，我们用这个暗号进行沟通），因为只有A有解密方法，所以别人获取了也不能知道session key是什么。

A接收到session key了以后，A用这种有时效的加密函数发送重要信息，签名仍用加密方法b加密，B用同样一个加密函数解密（实际上变成了对称加密，大家都用同样的方式加解密）

2小时后，再重复第2步，更新加密方法。

3. 总结

（1）当B向A发出临时有效的加密方法之后，通讯的过程变为了对称加密；

（2）这类加密方式的核心是时效性，必须在短时间内更新，否则固定的规律容易被获取破解。

捣局者C可能的情况：

（1）他获取到B发出的session key的加密文件，无法破解session key是什么。因为解密方法在A手上；

（2）通过各种手段，C破解出session key的加解密方法，但因为时效已到，session key更新，C徒劳无功；

（3）C在时效内破解出session key，但无法冒充A的签名。

以上是2种常见的加解密方式，每个开放平台会在概述中最开始介绍API调用的安全加解密方法，这是每个对接过程中必须的准备流程，如微信企业平台在概述中就已介绍利用第2种方法（企业微信命名为access_token）进行加解密传输。

三、最后

以上就是API签名验签和加解密的基本原理，接下来我会继续更新API的请求方式等问题，同时以企业微信，微信开放平台等大型开放平台的业务解释各平台支持的现有功能。

综上，水平有限，如有纰漏，敬请指出。

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