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惊雷无声 发表于 2024-9-4 03:23:13

【鸿蒙实战开辟】HarmonyOS非对称加密-RSA

1. 先容

本篇将先容RSA非对称加密，官方也给出了一些样例使用代码，可供开辟者参考。
本篇从实践出发，完整的通过代码方式来深入相识HarmonyOS中的非对称加密用法。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/d79861893fc34f49a4f1654ccb7b57b0.png
2. 基础概念

字符串样例：RSA1024|PKCS1|MD5|MGF1_MD5
1.密钥算法 : RSA
2.密文组长度 : 1024
3.填充模式 : PKCS1
4.择要: MD5
5.择要掩码: MGF1_MD5
关于“RSA算法”，“填充模式”, “择要”, "择要掩码"的具体概念，可自行搜索。
3. 实践

加密使用的测试数据源有三个，具体见下图
1.“92字节” （即，占用了92个字节的字符串）
2.“117字节” （即，占用了117个字节的字符串）
3.“128字节” (即，占用了128个字节的字符串)
3.1 MMI入口

https://i-blog.csdnimg.cn/direct/521338e92dcc483ca0b60ec637ae1e24.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e408c84e22a44ea4a46cea2e07427006.png
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/d956ab77c81a4f1ba511d6f8e19cab33.png
3.2 RSA加解密

●RSA加密算法密文分组长度有七种：512，718，1024，2048，3072，4096，8192；
●支持3种填充模式:NoPadding, PKCS1, PKCS1_OAEP;
●在PCKCS1_OAEP填充模式下，支持六种择要:MD5, SHA1, SHA224, SHA256, SHA384, SHA512；
●在PCKCS1_OAEP填充模式下，支持六种择要掩码:MGF1_MD5, MGF1_SHA1, MGF1_SHA224, MGF1_SHA256, MGF1_SHA384, MGF1_SHA512
本篇仅以1024密文组长度做为实践验证，默认选择“128字节”数据集
片段代码以 “RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5” 为例
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/a974afd03dac4875afb5a1864dcb9f03.png
3.2.1 加密

生成对动态密钥
//导入加密框架
import cryptoFramework from '@ohos.security.cryptoFramework';

......

//创建密钥生成器，参数为（密钥算法+密文组长度+素数，如：RSA1024|PRIMES_2）
let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator('RSA1024|PRIMES_2');

//生成对称密钥
let promiseSymKey = symKeyGenerator.generateKeyPair();

//获取密钥
promiseSymKey( key => {
   
//密钥对
this.keyPair = rsaKeyPair;

})

初始化Cipher
//创建Cipher
globalCipher = cryptoFramework.createCipher('RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5');

//使用公钥初始化Cipher
let mode = cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE;
globalCipher.init(mode, this.keyPair.pubKey, null)

加密
//文字转换为Uint8Array
const encoder = new util.TextEncoder()
let u8a_encoder = encoder.encodeInto('测试')

//封装Uint8Array 数据，必须是一个带data属性的对象
let plainText = { data: u8a_encoder };

//开始加密
let promiseUpdate = globalCipher.doFinal(plainText);

//获取加密结果
promiseUpdate( result => {

   //密文
   let this.cipherText = result.data
   
})

至此，加密已经结束。
3.2.2 解密

生成密钥对象
//创建密钥生成器，参数为（密钥算法+密文组长度+素数，如：RSA1024|PRIMES_2）
let symKeyGenerator = cryptoFramework.createSymKeyGenerator('RSA1024|PRIMES_2');

//密钥生成器使用密钥数据，开始生成密钥对象
symKeyGenerator.convertKey(this.keyPair.pubKey.getEncoded(), this.keyPair.priKey.getEncoded()).then( key => {

   //key 为生成的密钥对象
   
})

初始化Cipher
//创建Cipher
globalCipher = cryptoFramework.createCipher('RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5');

//初始化Cipher，参数keyPair.priKey由第一步生成的
let mode = cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE;
globalCipher.init(mode, keyPair.priKey
, null)
解密
//this.cipherText 代表密文，本篇文章中，此值来源于上述加密结果
globalCipher.doFinal({ data: this.cipherText })
3.2.3 留意点

这些是基于RSA1024场景下，实践出的结论
1.NoPadding填充模式下，明文字节长度必须为128个字节长度
2.PKCS1填充模式下，明文字节长度最大为117个字节
3.PKCS1_OAEP填充模式下，明文字节长度最大为92个字节
4.择要和择要掩码只有在PKCS1_OAEP填充模式下，才会出现在初始化Cipher参数中
3.2.4 源码

import cryptoFramework from '@ohos.security.cryptoFramework';
import util from '@ohos.util';
import Logger from '../../common/Logger';
import OriginData from './OriginData';
import emitter from "@ohos.events.emitter";

/**
* 非对称密钥
*    密钥算法：RSA
*    密钥规格格式：(密钥算法名称 + 密钥长度) | 素数
*    密钥长度：512，718，1024, 2048, 3072, 4096, 8192
*    密钥规格列表：AES512|PRIMES_2， RSA768|PRIMES_2， RSA1024|PRIMES_2, RSA1024|PRIMES_3, RSA2048|PRIMES_2
*               RSA2048|PRIMES_3, RSA3072|PRIMES_2, RSA3072|PRIMES_3, RSA4096|PRIMES_2, RSA4096|PRIMES_3
*               RSA4096|PRIMES_4, RSA8192|PRIMES_2, RSA8192|PRIMES_3, RSA8192|PRIMES_4, RSA8192|PRIMES_5
*
* 非对称对称加密
*    加密算法：RSA
*    加密规格格式：密钥算法名称 + 密钥长度 + 填充模式 + [摘要 + 摘要掩码]
*    密钥长度：512，718，1024, 2048, 3072, 4096, 8192
*    填充模式：NoPadding，PKCS1，PKCS1_OAEP
*    摘要: MD5, SHA1, SHA224, SHA256, SHA384, SHA512
*    摘要掩码: MGF1_MD5, MGF1_SHA1, MGF1_SHA224, MGF1_SHA256, MGF1_SHA384, MGF1_SHA512
*    加密规格样例：RSA512｜NoPadding，RSA512|PKCS1，RSA512|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_SHA224
*
*
*/
class TestAsyRSAEncryptDecrypt {

privatekeyPair: cryptoFramework.KeyPair;

private cipherText: Uint8Array;

private algorithmWithLength: string = 'RSA1024'
private paddingMode: string = 'NoPadding' //NoPadding，PKCS5，PKCS1_OAEP
private digest: string = 'MD5' //MD5、SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512
private digestMask: string = 'MGF1_MD5' //MGF1_MD5、MGF1_SHA1、MGF1_SHA224、MGF1_SHA256、MGF1_SHA384、MGF1_SHA512

//对称加密：RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5
testAsyRASEncrypt(paddingMode: string, digest: string, digestMask, dataSource:number) {

    let globalCipher: cryptoFramework.Cipher

    let originData: string

    if(dataSource == 92){
      originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_92
    } else if(dataSource == 117){
      originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_117
    } else {
      originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_128
    }

    this.paddingMode = paddingMode
    this.digest = digest
    this.digestMask = digestMask

    let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator(this.algorithmWithLength+'|PRIMES_2');

    let promiseSymKey = symKeyGenerator.generateKeyPair();

    promiseSymKey.then( rsaKeyPair => {

      this.keyPair = rsaKeyPair;

      let p: string = ''

      for(let a of rsaKeyPair.priKey.getEncoded().data){
      p = p.concat(a+',')
      }
      Logger.d('原始私钥',p)

      let spec = ''
      if(this.paddingMode == 'PKCS1_OAEP'){
      spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode + '|' + this.digest + '|' + this.digestMask
      } else {
      spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode
      }

      console.log('加密规格：', spec)

      globalCipher = cryptoFramework.createCipher(spec);

      let mode = cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE;

      return globalCipher.init(mode, this.keyPair.pubKey, null);

    }).then(() => {

      const encoder = new util.TextEncoder()
      let u8a_encoder = encoder.encodeInto(originData)

      Logger.d('开始加密')

      let plainText = { data: u8a_encoder };
      let promiseUpdate = globalCipher.doFinal(plainText);

      return promiseUpdate;

      }).then(updateOutput => {

      if(updateOutput != null && updateOutput.data != null){
          this.cipherText = updateOutput.data
          console.log('密文：', this.cipherText)
      }

      }).then(() => {

      this.testSymAESDecrypt()
      return

      }).catch( error => {
         console.error(`catch error, ${error.code}, ${error.message}`);
         this.notificationStatus('加密中-error',error.code + '-' +error.message)
      })

}

//非对称解密: RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5
testSymAESDecrypt() {

    let globalCipher: cryptoFramework.Cipher

    let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator(this.algorithmWithLength);

    // 根据指定的二进制密钥数据，生成对称密钥对象
    symKeyGenerator.convertKey(this.keyPair.pubKey.getEncoded(), this.keyPair.priKey.getEncoded())
      .then( keyPair => {
      console.log('解密-初始化Cipher')
      let spec = ''
      if(this.paddingMode == 'PKCS1_OAEP'){
          spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode + '|' + this.digest + '|' + this.digestMask
      } else {
          spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode
      }
      globalCipher = cryptoFramework.createCipher(spec);

      let mode = cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE;

      let p: string = ''

      for(let a of keyPair.priKey.getEncoded().data){
          p = p.concat(a+',')
      }

      Logger.d('解密私钥',p)

      globalCipher.init(mode, keyPair.priKey, null);
      return

      })
      .then(() => {

      console.log('开始解密', '密文')
      return globalCipher.doFinal({ data: this.cipherText });

      })
      .then( updateOutput => {

      let textDecoder = util.TextDecoder.create()
      let key = textDecoder.decodeWithStream(updateOutput.data);

      Logger.d('解密完成1: ', key);
      this.notificationStatus('解密完成', key)

      })
      .catch(error => {
      console.error(`catch error, ${error.code}, ${error.message}`);
      this.notificationStatus('解密中-error',error.code + '-' +error.message)
      })

}

   notificationStatus(status:string, result: string){
   // 定义一个eventId为1的事件，事件优先级为Low
   let event = {
       eventId: 202404063287,
       priority: emitter.EventPriority.HIGH
   };

   let eventData = {
       data: {
         "content": result,
         'status': status,
       }
   };

   // 发送eventId为1的事件，事件内容为eventData
   emitter.emit(event, eventData);
   }
}

export default new TestAsyRSAEncryptDecrypt();
3.4 实践结果

以1024长度分组，“92字节”，“117字节”， “128字节”作为数据源
数据集
//117字节，PKCS1 M最大
public static readonly RSA_1024_CONTENT_117: string =
      "123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567"

//92字节，PKCS1_OAEP 最大
public static readonly RSA_1024_CONTENT_92: string =
"12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012"

//128字节，RSA｜NoPadding 固定
public static readonly RSA_1024_CONTENT_128: string =
"1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890"
+ "1234567890123456789012345678"
组合实验结果

1.NoPadding填充模式下，使用“128字节”数据源， ✅
2.PKCS1填充模式下，使用“117字节”数据源 ，✅
3.PKCS1_OAEP填充模式下，使用“92字节”数据源 ，组合所有择要和择要掩码，✅
写在最后

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《鸿蒙 (OpenHarmony)开辟基础到实战手册》

OpenHarmony北向、南向开辟情况搭建
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