openssl+ RSA + linux 签名开发实例（C++）

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一、openssl+RSA理论基础
二、openssl RSA 签名开发实例

一、openssl+RSA理论基础

RSA签名是一种非对称加密算法，用于在信息传输过程中验证消息的完整性和真实性。以下是RSA签名的理论基础的主要知识点：

RSA密钥对： RSA使用一对公钥和私钥，其中公钥用于加密，私钥用于解密。签名是私钥操作，验证是公钥操作。
数学基础：
- 大素数： RSA的安全性基于两个大素数的乘积难以分解。生成密钥时，需要选择两个大素数。
- 欧拉函数： RSA使用欧拉函数（Euler’s totient function）来计算与大素数乘积的正整数个数。
生成密钥对： 在RSA中，首先需要生成一对公钥和私钥。密钥生成包括选择两个大素数、计算模数和选择公钥的指数。
公钥和私钥的使用：
- 加密和解密： 公钥用于加密，私钥用于解密。
- 签名和验证： 私钥用于签名，公钥用于验证签名。
数字签名过程：
- 消息哈希： 对要签名的消息进行哈希运算，通常使用SHA-256等哈希算法。
- 私钥签名： 使用私钥对消息的哈希值进行加密，形成数字签名。
数字签名验证过程：
- 消息哈希： 对接收到的消息进行哈希运算，得到消息的哈希值。
- 公钥验证： 使用公钥对数字签名进行解密，得到解密后的哈希值。
- 比较哈希值： 将解密后的哈希值与原始消息的哈希值进行比较。如果相同，则验证通过。
安全性考虑： RSA的安全性依赖于大数分解问题的难解性，即从大数的乘积中分解出原始的大素数的难度。选择足够大的密钥长度对抗分解攻击。
常见的RSA算法参数：
- 密钥长度： 常见的RSA密钥长度包括1024、2048、3072、4096等。较长的密钥长度通常提供更高的安全性，但也需要更多的计算资源。
填充方案： 在实际应用中，为增加安全性，通常使用填充方案（如PKCS#1 v1.5或OAEP）对消息进行填充。
注意事项： RSA算法的计算量相对较大，因此在实际应用中通常用于加密短消息或对称密钥的加密。

理解这些理论基础有助于正确实现RSA签名和验证的过程，并在使用时保证安全性。

二、openssl RSA 签名开发实例

以下是使用OpenSSL库进行RSA签名的简单C++示例代码。请注意，这个示例中使用的密钥长度是2048位，你可以根据需要选择不同的密钥长度。

#include <iostream>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>// 用于读取PEM格式的私钥文件
RSA* readPrivateKey(const char* privateKeyFile) {FILE* file = fopen(privateKeyFile, "r");if (!file) {perror("Error opening private key file");return nullptr;}RSA* rsa = PEM_read_RSAPrivateKey(file, nullptr, nullptr, nullptr);fclose(file);if (!rsa) {ERR_print_errors_fp(stderr);}return rsa;
}// 对消息进行RSA签名
bool signMessage(const char* message, RSA* privateKey, unsigned char* signature, unsigned int* signatureLength) {EVP_PKEY* pkey = EVP_PKEY_new();EVP_PKEY_set1_RSA(pkey, privateKey);EVP_MD_CTX* ctx = EVP_MD_CTX_new();if (!ctx) {perror("Error creating context");EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignInit(ctx, nullptr, EVP_sha256(), nullptr, pkey) != 1) {perror("Error initializing sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignUpdate(ctx, message, strlen(message)) != 1) {perror("Error updating sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}if (EVP_DigestSignFinal(ctx, signature, signatureLength) != 1) {perror("Error finalizing sign context");EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return false;}EVP_MD_CTX_free(ctx);EVP_PKEY_free(pkey);return true;
}int main() {// 读取私钥const char* privateKeyFile = "private_key.pem";RSA* privateKey = readPrivateKey(privateKeyFile);if (!privateKey) {std::cerr << "Error loading private key" << std::endl;return 1;}// 待签名的消息const char* message = "Hello, RSA!";// 计算签名unsigned char signature[2048];  // 2048是RSA密钥长度unsigned int signatureLength;if (signMessage(message, privateKey, signature, &signatureLength)) {std::cout << "Signature created successfully" << std::endl;// 在实际应用中，可以将签名保存或发送给其他方进行验证} else {std::cerr << "Error creating signature" << std::endl;}// 释放资源RSA_free(privateKey);return 0;
}