【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。

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

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

3.2.1 加密

生成对动态密钥

1. //导入加密框架
2. import cryptoFramework from '@ohos.security.cryptoFramework';
4. ......
6. //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）
7. let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator('RSA1024|PRIMES_2');
9. //生成对称密钥
10. let promiseSymKey = symKeyGenerator.generateKeyPair();
12. //获取密钥
13. promiseSymKey( key => {
14.    
15. //密钥对
16. this.keyPair = rsaKeyPair;
18. })

复制代码

初始化Cipher

1. //创建Cipher
2. globalCipher = cryptoFramework.createCipher('RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5');
4. //使用公钥初始化Cipher
5. let mode = cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE;
6. globalCipher.init(mode, this.keyPair.pubKey, null)

复制代码

加密

1. //文字转换为Uint8Array
2. const encoder = new util.TextEncoder()
3. let u8a_encoder = encoder.encodeInto('测试')
5. //封装Uint8Array 数据，必须是一个带data属性的对象
6. let plainText = { data: u8a_encoder };
8. //开始加密
9. let promiseUpdate = globalCipher.doFinal(plainText);
11. //获取加密结果
12. promiseUpdate( result => {
14.    //密文
15.    let this.cipherText = result.data
16.    
17. })

复制代码

至此，加密已经结束。
3.2.2 解密

生成密钥对象

1. //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）
2. let symKeyGenerator = cryptoFramework.createSymKeyGenerator('RSA1024|PRIMES_2');
4. //密钥生成器使用密钥数据，开始生成密钥对象
5. symKeyGenerator.convertKey(this.keyPair.pubKey.getEncoded(), this.keyPair.priKey.getEncoded()).then( key => {
7.    //key 为生成的密钥对象
8.    
9. })

复制代码

初始化Cipher

1. //创建Cipher
2. globalCipher = cryptoFramework.createCipher('RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5');
4. //初始化Cipher，参数keyPair.priKey由第一步生成的
5. let mode = cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE;
6. globalCipher.init(mode, keyPair.priKey
7. , null)

复制代码

解密

1. //this.cipherText 代表密文，本篇文章中，此值来源于上述加密结果
2. globalCipher.doFinal({ data: this.cipherText })

复制代码

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

1. import cryptoFramework from '@ohos.security.cryptoFramework';
2. import util from '@ohos.util';
3. import Logger from '../../common/Logger';
4. import OriginData from './OriginData';
5. import emitter from "@ohos.events.emitter";
7. /**
8. * 非对称密钥
9. *    密钥算法：RSA
10. *    密钥规格格式：(密钥算法名称 + 密钥长度) | 素数
11. *    密钥长度：512，718，1024, 2048, 3072, 4096, 8192
12. *    密钥规格列表：AES512|PRIMES_2， RSA768|PRIMES_2， RSA1024|PRIMES_2, RSA1024|PRIMES_3, RSA2048|PRIMES_2
13. *               RSA2048|PRIMES_3, RSA3072|PRIMES_2, RSA3072|PRIMES_3, RSA4096|PRIMES_2, RSA4096|PRIMES_3
14. *               RSA4096|PRIMES_4, RSA8192|PRIMES_2, RSA8192|PRIMES_3, RSA8192|PRIMES_4, RSA8192|PRIMES_5
15. *
16. * 非对称对称加密
17. *    加密算法：RSA
18. *    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]
19. *    密钥长度：512，718，1024, 2048, 3072, 4096, 8192
20. *    填充模式：NoPadding，PKCS1，PKCS1_OAEP
21. *    摘要: MD5, SHA1, SHA224, SHA256, SHA384, SHA512
22. *    摘要掩码: MGF1_MD5, MGF1_SHA1, MGF1_SHA224, MGF1_SHA256, MGF1_SHA384, MGF1_SHA512
23. *    加密规格样例：RSA512｜NoPadding，RSA512|PKCS1，RSA512|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_SHA224
24. *
25. *
26. */
27. class TestAsyRSAEncryptDecrypt {
29.   private  keyPair: cryptoFramework.KeyPair;
31.   private cipherText: Uint8Array;
33.   private algorithmWithLength: string = 'RSA1024'
34.   private paddingMode: string = 'NoPadding' //NoPadding，PKCS5，PKCS1_OAEP
35.   private digest: string = 'MD5' //MD5、SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512
36.   private digestMask: string = 'MGF1_MD5' //MGF1_MD5、MGF1_SHA1、MGF1_SHA224、MGF1_SHA256、MGF1_SHA384、MGF1_SHA512
38.   //对称加密：RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5
39.   testAsyRASEncrypt(paddingMode: string, digest: string, digestMask, dataSource:number) {
41.     let globalCipher: cryptoFramework.Cipher
43.     let originData: string
45.     if(dataSource == 92){
46.       originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_92
47.     } else if(dataSource == 117){
48.       originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_117
49.     } else {
50.       originData = OriginData.RSA_1024_CONTENT_128
51.     }
53.     this.paddingMode = paddingMode
54.     this.digest = digest
55.     this.digestMask = digestMask
57.     let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator(this.algorithmWithLength+'|PRIMES_2');
59.     let promiseSymKey = symKeyGenerator.generateKeyPair();
61.     promiseSymKey.then( rsaKeyPair => {
63.       this.keyPair = rsaKeyPair;
65.       let p: string = ''
67.       for(let a of rsaKeyPair.priKey.getEncoded().data){
68.         p = p.concat(a+',')
69.       }
70.       Logger.d('原始私钥',p)
72.       let spec = ''
73.       if(this.paddingMode == 'PKCS1_OAEP'){
74.         spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode + '|' + this.digest + '|' + this.digestMask
75.       } else {
76.         spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode
77.       }
79.       console.log('加密规格：', spec)
81.       globalCipher = cryptoFramework.createCipher(spec);
83.       let mode = cryptoFramework.CryptoMode.ENCRYPT_MODE;
85.       return globalCipher.init(mode, this.keyPair.pubKey, null);
87.     }).then(() => {
89.         const encoder = new util.TextEncoder()
90.         let u8a_encoder = encoder.encodeInto(originData)
92.         Logger.d('开始加密')
94.         let plainText = { data: u8a_encoder };
95.         let promiseUpdate = globalCipher.doFinal(plainText);
97.         return promiseUpdate;
99.       }).then(updateOutput => {
101.         if(updateOutput != null && updateOutput.data != null){
102.           this.cipherText = updateOutput.data
103.           console.log('密文：', this.cipherText)
104.         }
106.       }).then(() => {
108.         this.testSymAESDecrypt()
109.         return
111.       }).catch( error => {
112.          console.error(`catch error, ${error.code}, ${error.message}`);
113.          this.notificationStatus('加密中-error',  error.code + '-' +  error.message)
114.       })
116.   }
118.   //非对称解密: RSA1024|PKCS1_OAEP|MD5|MGF1_MD5
119.   testSymAESDecrypt() {
121.     let globalCipher: cryptoFramework.Cipher
123.     let symKeyGenerator = cryptoFramework.createAsyKeyGenerator(this.algorithmWithLength);
125.     // 根据指定的二进制密钥数据，生成对称密钥对象
126.     symKeyGenerator.convertKey(this.keyPair.pubKey.getEncoded(), this.keyPair.priKey.getEncoded())
127.       .then( keyPair => {
128.         console.log('解密-初始化Cipher')
129.         let spec = ''
130.         if(this.paddingMode == 'PKCS1_OAEP'){
131.           spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode + '|' + this.digest + '|' + this.digestMask
132.         } else {
133.           spec = this.algorithmWithLength + '|' + this.paddingMode
134.         }
135.         globalCipher = cryptoFramework.createCipher(spec);
137.         let mode = cryptoFramework.CryptoMode.DECRYPT_MODE;
139.         let p: string = ''
141.         for(let a of keyPair.priKey.getEncoded().data){
142.           p = p.concat(a+',')
143.         }
145.         Logger.d('解密私钥',p)
147.         globalCipher.init(mode, keyPair.priKey, null);
148.         return
150.       })
151.       .then(() => {
153.         console.log('开始解密', '密文')
154.         return globalCipher.doFinal({ data: this.cipherText });
156.       })
157.       .then( updateOutput => {
159.         let textDecoder = util.TextDecoder.create()
160.         let key = textDecoder.decodeWithStream(updateOutput.data);
162.         Logger.d('解密完成1: ', key);
163.         this.notificationStatus('解密完成', key)
165.       })
166.       .catch(error => {
167.         console.error(`catch error, ${error.code}, ${error.message}`);
168.         this.notificationStatus('解密中-error',  error.code + '-' +  error.message)
169.       })
171.   }
173.    notificationStatus(status:string, result: string){
174.      // 定义一个eventId为1的事件，事件优先级为Low
175.      let event = {
176.        eventId: 202404063287,
177.        priority: emitter.EventPriority.HIGH
178.      };
180.      let eventData = {
181.        data: {
182.          "content": result,
183.          'status': status,
184.        }
185.      };
187.      // 发送eventId为1的事件，事件内容为eventData
188.      emitter.emit(event, eventData);
189.    }
190. }
192. export default new TestAsyRSAEncryptDecrypt();

复制代码

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

1. //117字节，PKCS1 M最大
2. public static readonly RSA_1024_CONTENT_117: string =
3.         "123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567"
5. //92字节，PKCS1_OAEP 最大
6. public static readonly RSA_1024_CONTENT_92: string =
7.   "12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012"
9. //128字节，RSA｜NoPadding 固定
10. public static readonly RSA_1024_CONTENT_128: string =
11.   "1234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890"
12.   + "1234567890123456789012345678"

复制代码

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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