公开密钥密码学（英语：Public-key cryptography）也称非对称式密码学（英语：Asymmetric cryptography）是密码学的一种演算法。常用的非对称加密算法有 RSA DSA ECC 等。公开密钥加密
非对称加密算法使用公钥、私钥来加解密。
- 公钥与私钥是成对出现的。
- 多个用户（终端等）使用的密钥交公钥，只有一个用户（终端等）使用的秘钥叫私钥。
- 使用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密；使用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密。
非对称加密通信过程
下面我们来看一看使用公钥密码的通信流程。假设Alice要给Bob发送一条消息，Alice是发送者，Bob是接收者，而这一次窃听者Eve依然能够窃所到他们之间的通信内容。 参考自维基百科
⑴ Alice与bob事先互不认识，也没有可靠安全的沟通渠道，但Alice现在却要透过不安全的互联网向bob发送信息。
⑵ Alice撰写好原文，原文在未加密的状态下称之为明文plainText。
⑶ bob使用密码学安全伪随机数生成器产生一对密钥，其中一个作为公钥publicKey，另一个作为私钥privateKey。
⑷ bob可以用任何方法传送公钥publicKey给Alice，即使在中间被窃听到也没问题。
⑸ Alice用公钥publicKey把明文plainText进行加密，得到密文cipherText
⑹ Alice可以用任何方法传输密文给bob，即使中间被窃听到密文也没问题。
⑺ bob收到密文，用私钥对密文进行解密，得到明文plainText。
由于其他人没有私钥，所以无法得知明文；如果Alice，在没有得到bob私钥的情况下，她将重新得到原文。
RSA
RSA是一种非对称加密算法，是由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）在1977年一起提出，并以三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
RSA公钥和密钥的获取：随机选择两个大的素数，
pq\(N = p*q\)
RSA加密过程：\(cipherText = plainText ^ E mod N\)，\((N,e)\)为公钥，\((N,d)\)为私钥。
RSA解密过程：\(plainText = cipherText^ D mod N\)
Go语言中RSA的应用
在Go语言中生成公钥与私钥
生成秘钥流程
⑴ 使用
crypto/rsa中的GenerateKey(random io.Reader, bits int)方法生成私钥（结构体）
⑵ 因为X509证书采用了ASN1描述结构，需要通过Go语言API将的到的私钥（结构体），转换为BER编码规则的字符串。
⑶ 需要将ASN1 BER 规则转回为PEM数据编码。pem.Encode(out io.Writer, b *Block)
⑷ 将返回的数据保存
生成私钥
func GeneratePrivateKey(keySize int) (privateKey bytes.Buffer, err error) {
// 生成私钥
var (
privateKeyStruct *rsa.PrivateKey
privateStream []byte
)
privateKeyStruct, err = rsa.GenerateKey(rand.Reader, keySize)
if err != nil {
return
}
privateStream = x509.MarshalPKCS1PrivateKey(privateKeyStruct)
privateBlock := pem.Block{Type: "私钥", Bytes: privateStream}
if err = pem.Encode(&privateKey, &privateBlock); err != nil {
return
}
return
}
通过私钥获取公钥
通过私钥获取公钥需要将私钥生成的步骤翻转
⑴ 私钥[]byte解码为一个pemBlock
pem.Decode()
⑵ pemBlock.Bytes是BER编码规则的字符串。将其转换为结构体x509.ParsePKCS1PrivateKey()
⑶ 转换为的结构体的属性PublicKey为公钥结构体，需将其转换为BER编码规则的字符串。x509.MarshalPKCS1PublicKey(&PublicKey)
⑷ 拼接公钥pemBlock，并需要将ASN1 BER规则字符串转回为PEM数据编码。pem.Encode(out io.Writer, b *Block)
func GetPublicKey(privateKey []byte) (publicKey bytes.Buffer, err error) {
pemBlock, _ := pem.Decode(privateKey)
privateStream, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(pemBlock.Bytes)
if err != nil {
return
}
publicStream := x509.MarshalPKCS1PublicKey(&privateStream.PublicKey)
privateBlock := pem.Block{Type: "公钥", Bytes: publicStream}
if err = pem.Encode(&publicKey, &privateBlock); err != nil {
return
}
return
}
使用RSA密钥进行加解密
RSA加/解密步骤
⑴ 因为在生成公钥与私钥时，进行了pem编码，需要先对其（一般情况下加密都使用公钥）进行解码为pemBlock。
pem.Decode()
⑵ pemBlock.Bytes是BER编码规则的字符串。将其转换为结构体x509.ParsePKCS1PublicKey(pemBlock.Bytes)
⑶ 使用rsa.DecryptPKCS1v15或rsa.EncryptPKCS1v15进行加解密，如：rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, public|private stream, []byte plain|cipher)，返回值即为加/解密好的数据。
func RSAEncrypt(publicKey []byte, plainText string) (cipherText []byte, err error) {
pemBlock, _ := pem.Decode(publicKey)
publicStream, err := x509.ParsePKCS1PublicKey(pemBlock.Bytes)
if err != nil {
return
}
if cipherText, err = rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicStream, []byte(plainText)); err != nil {
return
}
return
}
func RSADecrypt(privateKey, cipherText []byte) (plainText []byte, err error) {
pemBlock, _ := pem.Decode(privateKey)
privateStream, err := x509.ParsePKCS1PrivateKey(pemBlock.Bytes)
if err != nil {
return
}
if plainText, err = rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateStream, []byte(cipherText)); err != nil {
return
}
return
}
总结
- Go语言接口中，明文内容的长度不能大于秘钥本身。
- RSA算法加解密速度慢，不推荐对较大数据加密。