JS到PHP使用RSA算法进行加密通讯

cyc1111

我们平时做用户登录表单提交，用户名密码都是明文直接POST到后端，这样很容易被别人从监听到。
注：包括使用MD5等哈希函数处理后的数据，这里也算做明文（现在MD5爆破网站已经很多了~）。
对安全性要求较高的网站，比如银行和大型企业等都会使用HTTPS对其进行加密通讯。
但是由于效率原因，使用HTTPS的代价是及其昂贵的，对于访问量稍大的网站就会造成严重的性能瓶颈。解决方法一般只能采用专门的SSL硬件加速设备如F5的BIGIP等。
所以很多网站选择了模拟SSL的做法，使用RSA来对密码等安全信息进行公钥加密，服务端用私钥解密。
通常是对密码进行加密，本文也拿密码加密为例。

网上相关信息太少，折腾了几天，终于有眉目了，先贴代码，关键部分后面说明。

首先加载三个RSA的js库文件，可以到这里下载 http://www.ohdave.com/rsa/
javascript部分代码（with jQuery）

• $(document).ready(function(){
  
• //十六进制公钥
  
• var rsa_n = "C34E069415AC02FC4EA5F45779B7568506713E9210789D527BB89EE462662A1D0E94285E1A764F111D553ADD7C65673161E69298A8BE2212DF8016787E2F4859CD599516880D79EE5130FC5F8B7F69476938557CD3B8A79A612F1DDACCADAA5B6953ECC4716091E7C5E9F045B28004D33548EC89ED5C6B2C64D6C3697C5B9DD3";
  
• 
  
• $("#submit").click(function(){
  
•     setMaxDigits(131); //131 => n的十六进制位数/2+3
  
•     var key      = new RSAKeyPair("10001", '', rsa_n); //10001 => e的十六进制
  
•     var password = $("#password").val();
  
•     password = encryptedString(key, password); //不支持汉字
  
•     $("#password").val(password);
  
•     $("#login").submit();
  
•     alert(password); //test
  
• });
  
• });
  

　　


PHP部分代码

• /**
  
• * 公钥加密
  
• *
  
• * @param string 明文
  
• * @param string 证书文件（.crt）
  
• * @return string 密文（base64编码）
  
• */
  
• function publickey_encodeing($sourcestr, $fileName)
  
• {
  
•     $key_content = file_get_contents($fileName);
  
•     $pubkeyid    = openssl_get_publickey($key_content);
  
• 
  
•     if (openssl_public_encrypt($sourcestr, $crypttext, $pubkeyid))
  
•     {
  
•         return base64_encode("".$crypttext);
  
•     }
  
• }
  
• /**
  
• * 私钥解密
  
• *
  
• * @param string 密文（二进制格式且base64编码）
  
• * @param string 密钥文件（.pem / .key）
  
• * @param string 密文是否来源于JS的RSA加密
  
• * @return string 明文
  
• */
  
• function privatekey_decodeing($crypttext, $fileName, $fromjs = FALSE)
  
• {
  
•     $key_content = file_get_contents($fileName);
  
•     $prikeyid    = openssl_get_privatekey($key_content);
  
•     $crypttext   = base64_decode($crypttext);
  
•     $padding = $fromjs ? OPENSSL_NO_PADDING : OPENSSL_PKCS1_PADDING;
  
•     if (openssl_private_decrypt($crypttext, $sourcestr, $prikeyid, $padding))
  
•     {
  
•         return $fromjs ? rtrim(strrev($sourcestr), "/0") : "".$sourcestr;
  
•     }
  
•     return ;
  
• }
  
• //JS->PHP 测试
  
• $txt_en = $_POST['password'];
  
• $txt_en = base64_encode(pack("H*", $txt_en));
  
• $file = 'ssl/server.pem';
  
• $txt_de = privatekey_decodeing($txt_en, $file, TRUE);
  
• var_dump($txt_de);
  
• //PHP->PHP 测试
  
• $data = "汉字:1a2b3c";
  
• $config = Core::getInstance()->config;
  
• $file1 = 'ssl/server.crt';
  
• $file2 = 'ssl/server.pem';
  
• $a = publickey_encodeing($data, $file1);
  
• $b = privatekey_decodeing($a, $file2);
  
• var_dump($b);
  

　　


其中密钥的获取是关键（其他难点已经被从代码中解决）
由于密钥从x.509证书中获取，所以要先生成密钥及证书文件（本文中用的1024位密钥），具体生成方法可以参考我之前的那篇《Nginx下配置HTTPS（SSL）安全站点》
这里重点说一下怎么获取十六进制的密钥。
从文件中读取密钥之前尝试了很多方式，无论怎么都无法提取正确的十六进制密钥。网上查了发现数据是用ASN.1编码过的……汗~
最后无意中注意到linux下用openssl命令貌似可以从密钥文件（key或pem）提取。方式如下：

openssl asn1parse -out temp.ans -i -inform PEM < server.pem

显示结果如下：

从这里可以看到最终的16进制密钥。

个人感觉这种方法并不算模拟HTTPS，只是利用其用到的RSA非对称加密算法实现小数据量安全加密。若要较完全的模拟SSL通信，就需要用RSA对另一密钥加密，然后通过一系列握手流程再进行对称加密。
PHP中openssl扩展公私钥加密函数只支持小数据，加密时117字节，解密时128字节。若不然得自己循环加密后合并。
SSL本身也只是用RSA来进行密钥加密，数据加密则是利用这个加密的密钥进行对称加密，以保证速度。所以万不可将其用于大数据量加密！

最后总结下本方案几处优点：
1、安全性高。基于非对称的RSA算法加密数据，只要在私钥不被暴露的前提下，密钥长度足够长，短时间内基本是无法破解的。
2、使用方便。前端使用现成的JS库来实现加密，PHP端则可直接使用现成的openssl扩展，而不用RSA的PHP源码实现或自己开发扩展。
3、速度靠谱。由于RSA解密算法相当复杂，而该操作交由PHP端扩展来实现，效率上比网上的PHP代码要高许多。
4、便于升级。密钥是直接从linux下openssl工具生成的证书中获取，不仅不用其他密钥生成工具，也方便今后升级到真正的HTTPS。