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java/php/c#版rsa签名以及java验签实现openssl生成

来源：互联网 发布：java 构建工具有哪些 编辑：程序博客网 时间：2024/06/06 05:12

原文:http://blog.csdn.net/zaocha321/article/details/52221316

在开放平台领域，需要给isv提供sdk，签名是Sdk中需要提供的功能之一。由于isv使用的开发语言不是单一的，因此sdk需要提供多种语言的版本。譬如java、php、c#。另外，在电子商务尤其是支付领域，对安全性的要求比较高，所以会采用非对称密钥RSA

       本文主要介绍如何基于java、php、c#在客户端使用rsa签名，然后在服务端使用Java验签。
 
基于openssl生成RSA公私钥对
a）从网上下载openssl工具:http://www.slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html
  b）生成私钥
进入到openssl的bin目录下，执行以下命令：
openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

会在bin目录下看到新生成的私钥文件rsa_private_key.pem，文件内容如下：

[html] view plain copy
  1. -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----    
  2. MIICXgIBAAKBgQDtd1lKsX6ylsAEWFi7E/ut8krJy9PQ7sGYKhIm9TvIdZiq5xzy    
  3. aw8NOLzKZ1k486MePYG4tSuoaxSbwuPLwVUzYFvnUZo7aWCIGKn16UWTM4nxc/+d    
  4. wce+bhcKrlLbTWi8l580LTE7GxclTh8z7gHq59ivhaoGbK7FNxlUfB4TSQIDAQAB    
  5. AoGBAIgTk0x1J+hI8KHMypPxoJCOPoMi1S9uEewTd7FxaB+4G5Mbuv/Dj62A7NaD    
  6. oKI9IyUqE9L3ppvtOLMFXCofkKU0p4j7MEJdZ+CjVvgextkWa80nj/UZiM1oOL6Y    
  7. HwH4ZtPtY+pFCTK1rdn3+070qBB9tnVntbN/jq0Ld7f0t7UNAkEA9ryI0kxJL9Pu    
  8. pO9NEeWuCUo4xcl9x/M9+mtkfY3VoDDDV1E/eUjmoTfANYwrjcddiQrO0MLyEdoo    
  9. tiLpN77qOwJBAPZhtv/+pqMVTrLxWnVKLZ4ZVTPPgJQQkFdhWwYlz7oKzB3VbQRt    
  10. /jLFXUyCN2eCP7rglrXnaz7AYBftF0ajHEsCQQDDNfkeQULqN0gpcDdOwKRIL1Pp    
  11. kHgWmWlg1lTETVJGEi6Kx/prL/VgeiZ1dzgCTUjAoy9r1cEFxM/PAqH3+/F/AkEA    
  12. zsTCp6Q2hLblDRewKq7OCdiIwKpr5dbgy/RQR6CD7EYTdxYeH5GPu1wXKJY/mQae    
  13. JV9GG/LS9h7MhkfbONS6cQJAdBEb5vloBDLcSQFDQO/VZ9SKFHCmHLXluhhIizYK    
  14. Gzgf3OXEGNDSAC3qy+ZTnLd3N5iYrVbK52UoiLOLhhNMqA==    
  15. -----END RSA PRIVATE KEY-----    

c)生成公钥
在bin目录下，执行以下命令：
openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
会在bin目录下看到新生成的公钥文件rsa_public_key.pem，文件内容如下：

[html] view plain copy
  1. -----BEGIN PUBLIC KEY-----    
  2. MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDtd1lKsX6ylsAEWFi7E/ut8krJ    
  3. y9PQ7sGYKhIm9TvIdZiq5xzyaw8NOLzKZ1k486MePYG4tSuoaxSbwuPLwVUzYFvn    
  4. UZo7aWCIGKn16UWTM4nxc/+dwce+bhcKrlLbTWi8l580LTE7GxclTh8z7gHq59iv    
  5. haoGbK7FNxlUfB4TSQIDAQAB    
  6. -----END PUBLIC KEY-----    
2. 客户端签名
  2.1 java版签名实现
[java] view plain copy
  1. /**  
  2.      * rsa签名  
  3.      *   
  4.      * @param content  
  5.      *            待签名的字符串  
  6.      * @param privateKey  
  7.      *            rsa私钥字符串  
  8.      * @param charset  
  9.      *            字符编码  
  10.      * @return 签名结果  
  11.      * @throws Exception  
  12.      *             签名失败则抛出异常  
  13.      */    
  14.     public String rsaSign(String content, String privateKey, String charset) throws SignatureException {    
  15.         try {    
  16.             PrivateKey priKey = getPrivateKeyFromPKCS8("RSA", new ByteArrayInputStream(privateKey.getBytes()));    
  17.     
  18.             Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");    
  19.             signature.initSign(priKey);    
  20.             if (StringUtils.isEmpty(charset)) {    
  21.                 signature.update(content.getBytes());    
  22.             } else {    
  23.                 signature.update(content.getBytes(charset));    
  24.             }    
  25.     
  26.             byte[] signed = signature.sign();    
  27.             return new String(Base64.encodeBase64(signed));    
  28.         } catch (Exception e) {    
  29.             throw new SignatureException("RSAcontent = " + content + "; charset = " + charset, e);    
  30.         }    
  31.     }    
  32.     
  33.     public PrivateKey getPrivateKeyFromPKCS8(String algorithm, InputStream ins) throws Exception {    
  34.         if (ins == null || StringUtils.isEmpty(algorithm)) {    
  35.             return null;    
  36.         }    
  37.     
  38.         KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);    
  39.         byte[] encodedKey = StreamUtil.readText(ins).getBytes();    
  40.         encodedKey = Base64.decodeBase64(encodedKey);    
  41.         return keyFactory.generatePrivate(new PKCS8EncodedKeySpec(encodedKey));    
  42.     }    

注意：参数privateKey是Pem私钥文件中去除头（-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----）和尾（-----END RSA PRIVATE KEY-----）以及换行符后的字符串。
如果签名报以下错误：
java.security.spec.InvalidKeySpecException: java.security.InvalidKeyException: IOException : algid parse error, not a sequence
则说明rsa私钥的格式不是pksc8格式，需要使用以下命令转换一下：
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -outform PEM -nocrypt
然后再提取去除头和尾以及换行符后字符串作为java版用的rsa私钥
  2.2 php签名实现

[php] view plain copy
  1. function sign($content, $rsaPrivateKeyPem) {    
  2.         $priKey = file_get_contents($rsaPrivateKeyPem);    
  3.         $res = openssl_get_privatekey($priKey);    
  4.         openssl_sign($content, $sign, $res);    
  5.         openssl_free_key($res);    
  6.         $sign = base64_encode($sign);    
  7.         return $sign;    
  8.     }    

注意：$rsaPrivateKeyPem为pem私钥文件路径
  2.3 c#签名实现(引用了国外某位仁兄的方案)

[csharp] view plain copy
  1. using System;    
  2. using System.Text;    
  3. using System.Security.Cryptography;    
  4. using System.Web;    
  5. using System.IO;    
  6.     
  7. namespace Aop.Api.Util    
  8. {    
  9.     /// <summary>    
  10.     /// RSA签名工具类。    
  11.     /// </summary>    
  12.     public class RSAUtil    
  13.     {    
  14.     
  15.         public static string RSASign(string data, string privateKeyPem)    
  16.         {    
  17.             RSACryptoServiceProvider rsaCsp = LoadCertificateFile(privateKeyPem);    
  18.             byte[] dataBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(data);    
  19.             byte[] signatureBytes = rsaCsp.SignData(dataBytes, "SHA1");    
  20.             return Convert.ToBase64String(signatureBytes);    
  21.         }    
  22.     
  23.         private static byte[] GetPem(string type, byte[] data)    
  24.         {    
  25.             string pem = Encoding.UTF8.GetString(data);    
  26.             string header = String.Format("-----BEGIN {0}-----\\n", type);    
  27.             string footer = String.Format("-----END {0}-----", type);    
  28.             int start = pem.IndexOf(header) + header.Length;    
  29.             int end = pem.IndexOf(footer, start);    
  30.             string base64 = pem.Substring(start, (end - start));    
  31.             return Convert.FromBase64String(base64);    
  32.         }    
  33.     
  34.         private static RSACryptoServiceProvider LoadCertificateFile(string filename)    
  35.         {    
  36.             using (System.IO.FileStream fs = System.IO.File.OpenRead(filename))    
  37.             {    
  38.                 byte[] data = new byte[fs.Length];    
  39.                 byte[] res = null;    
  40.                 fs.Read(data, 0, data.Length);    
  41.                 if (data[0] != 0x30)    
  42.                 {    
  43.                     res = GetPem("RSA PRIVATE KEY", data);    
  44.                 }    
  45.                 try    
  46.                 {    
  47.                     RSACryptoServiceProvider rsa = DecodeRSAPrivateKey(res);    
  48.                     return rsa;    
  49.                 }    
  50.                 catch (Exception ex)    
  51.                 {    
  52.                 }    
  53.                 return null;    
  54.             }    
  55.         }    
  56.     
  57.         private static RSACryptoServiceProvider DecodeRSAPrivateKey(byte[] privkey)    
  58.         {    
  59.             byte[] MODULUS, E, D, P, Q, DP, DQ, IQ;    
  60.     
  61.             // --------- Set up stream to decode the asn.1 encoded RSA private key ------    
  62.             MemoryStream mem = new MemoryStream(privkey);    
  63.             BinaryReader binr = new BinaryReader(mem);  //wrap Memory Stream with BinaryReader for easy reading    
  64.             byte bt = 0;    
  65.             ushort twobytes = 0;    
  66.             int elems = 0;    
  67.             try    
  68.             {    
  69.                 twobytes = binr.ReadUInt16();    
  70.                 if (twobytes == 0x8130) //data read as little endian order (actual data order for Sequence is 30 81)    
  71.                     binr.ReadByte();    //advance 1 byte    
  72.                 else if (twobytes == 0x8230)    
  73.                     binr.ReadInt16();    //advance 2 bytes    
  74.                 else    
  75.                     return null;    
  76.     
  77.                 twobytes = binr.ReadUInt16();    
  78.                 if (twobytes != 0x0102) //version number    
  79.                     return null;    
  80.                 bt = binr.ReadByte();    
  81.                 if (bt != 0x00)    
  82.                     return null;    
  83.     
  84.     
  85.                 //------ all private key components are Integer sequences ----    
  86.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  87.                 MODULUS = binr.ReadBytes(elems);    
  88.     
  89.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  90.                 E = binr.ReadBytes(elems);    
  91.     
  92.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  93.                 D = binr.ReadBytes(elems);    
  94.     
  95.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  96.                 P = binr.ReadBytes(elems);    
  97.     
  98.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  99.                 Q = binr.ReadBytes(elems);    
  100.     
  101.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  102.                 DP = binr.ReadBytes(elems);    
  103.     
  104.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  105.                 DQ = binr.ReadBytes(elems);    
  106.     
  107.                 elems = GetIntegerSize(binr);    
  108.                 IQ = binr.ReadBytes(elems);    
  109.                     
  110.     
  111.                 // ------- create RSACryptoServiceProvider instance and initialize with public key -----    
  112.                 CspParameters CspParameters = new CspParameters();    
  113.                 CspParameters.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;    
  114.                 RSACryptoServiceProvider RSA = new RSACryptoServiceProvider(1024, CspParameters);    
  115.                 RSAParameters RSAparams = new RSAParameters();    
  116.                 RSAparams.Modulus = MODULUS;    
  117.                 RSAparams.Exponent = E;    
  118.                 RSAparams.D = D;    
  119.                 RSAparams.P = P;    
  120.                 RSAparams.Q = Q;    
  121.                 RSAparams.DP = DP;    
  122.                 RSAparams.DQ = DQ;    
  123.                 RSAparams.InverseQ = IQ;    
  124.                 RSA.ImportParameters(RSAparams);    
  125.                 return RSA;    
  126.             }    
  127.             catch (Exception ex)    
  128.             {    
  129.                 return null;    
  130.             }    
  131.             finally    
  132.             {    
  133.                 binr.Close();    
  134.             }    
  135.         }    
  136.     
  137.         private static int GetIntegerSize(BinaryReader binr)    
  138.         {    
  139.             byte bt = 0;    
  140.             byte lowbyte = 0x00;    
  141.             byte highbyte = 0x00;    
  142.             int count = 0;    
  143.             bt = binr.ReadByte();    
  144.             if (bt != 0x02)     //expect integer    
  145.                 return 0;    
  146.             bt = binr.ReadByte();    
  147.     
  148.             if (bt == 0x81)    
  149.                 count = binr.ReadByte();    // data size in next byte    
  150.             else    
  151.                 if (bt == 0x82)    
  152.                 {    
  153.                     highbyte = binr.ReadByte(); // data size in next 2 bytes    
  154.                     lowbyte = binr.ReadByte();    
  155.                     byte[] modint = { lowbyte, highbyte, 0x00, 0x00 };    
  156.                     count = BitConverter.ToInt32(modint, 0);    
  157.                 }    
  158.                 else    
  159.                 {    
  160.                     count = bt;     // we already have the data size    
  161.                 }    
  162.     
  163.             while (binr.ReadByte() == 0x00)    
  164.             {   //remove high order zeros in data    
  165.                 count -= 1;    
  166.             }    
  167.             binr.BaseStream.Seek(-1, SeekOrigin.Current);       //last ReadByte wasn't a removed zero, so back up a byte    
  168.             return count;    
  169.         }    
  170.     }    
  171. }    

注：privateKeyPem为私钥文件路径
  3. 服务端java验签

/** 
     * rsa验签 
     *  
     * @param content 被签名的内容 
     * @param sign 签名后的结果 
     * @param publicKey rsa公钥 
     * @param charset 字符集 
     * @return 验签结果 
     * @throws SignatureException 验签失败，则抛异常 
     */  
    boolean doCheck(String content, String sign, String publicKey, String charset) throws SignatureException {  
        try {  
            PublicKey pubKey = getPublicKeyFromX509("RSA", new ByteArrayInputStream(publicKey.getBytes()));  
  
            Signature signature = Signature.getInstance("SHA1WithRSA");  
            signature.initVerify(pubKey);  
            signature.update(getContentBytes(content, charset));  
            return signature.verify(Base64.decodeBase64(sign.getBytes()));  
        } catch (Exception e) {  
            throw new SignatureException("RSA验证签名[content = " + content + "; charset = " + charset  
                                         + "; signature = " + sign + "]发生异常!", e);  
        }  
    }  
  
    private PublicKey getPublicKeyFromX509(String algorithm, InputStream ins) throws NoSuchAlgorithmException {  
        try {  
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(algorithm);  
  
            StringWriter writer = new StringWriter();  
            StreamUtil.io(new InputStreamReader(ins), writer);  
            byte[] encodedKey = writer.toString().getBytes();  
  
            // 先base64解码  
            encodedKey = Base64.decodeBase64(encodedKey);  
            return keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encodedKey));  
        } catch (IOException ex) {  
            // 不可能发生  
        } catch (InvalidKeySpecException ex) {  
            // 不可能发生  
        }  
        return null;  
    }  
  
    private byte[] getContentBytes(String content, String charset) throws UnsupportedEncodingException {  
        if (StringUtil.isEmpty(charset)) {  
            return content.getBytes();  
        }  
  
        return content.getBytes(charset);  
    }  


注意：参数publicKey是Pem公钥文件中去除头（-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----）和尾（-----END RSA PRIVATE KEY-----）以及换行符后的字符串。


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