详解PHP使用非对称加密算法RSA

详解PHP使用非对称加密算法RSA

什么是RSA算法？

RSA算法是一种非对称加密算法，它的安全性基于大数分解的困难性，目前因被广泛应用而被认为是最优秀的公钥方案之一。

RSA算法基本流程

RSA算法的基本流程如下：

1. 选择两个不同的大素数 $p$ 和 $q$。
2. 计算模数 $n=p*q$。
3. 计算 $\varphi(n)=(p-1)*(q-1)$。
4. 选择一个整数 $e(1<e<\varphi(n))$，使得 $e$ 与 $\varphi(n)$ 互质。
5. 计算 $d=e^{-1}\bmod\ \varphi(n)$。
6. 将 $n$ 和 $e$ 组成公钥，$n$ 和 $d$ 组成私钥。
7. 加密时，使用公钥对数据进行加密。
8. 解密时，使用私钥对数据进行解密。

PHP实现RSA算法

在PHP中，我们可以通过openssl扩展库来实现RSA算法。

生成公私钥对

首先，我们需要生成RSA公私钥对。生成公私钥对代码如下：

// Generate RSA key pair
$keypair = openssl_pkey_new(array(
    'private_key_bits' => 2048
));

// Extract private key
openssl_pkey_export($keypair, $private_key);

// Extract public key
$public_key = openssl_pkey_get_details($keypair);
$public_key = $public_key['key'];

这段代码通过调用 openssl_pkey_new 函数生成一个RSA密钥对，并将其存储在 $keypair 变量中。然后，通过调用 openssl_pkey_export 函数从 $keypair 中提取私钥，并将其存储在 $private_key 变量中。再通过调用 openssl_pkey_get_details 函数提取公钥，并将其存储在 $public_key 变量中。

加密数据

使用公钥对数据进行加密，加密代码如下：

// Data to be encrypted
$data = "Hello, world!";

// Encrypt the data
$encrypted_data = "";
openssl_public_encrypt($data, $encrypted_data, $public_key);

// Encrypted data as Base64 string
$encrypted_data = base64_encode($encrypted_data);

这段代码通过调用 openssl_public_encrypt 函数使用公钥 $public_key 对数据 $data 进行加密，并将加密后的数据存储在 $encrypted_data 变量中。然后，将加密后的数据使用 base64_encode 函数转换为Base64字符串，便于传输和存储。

解密数据

使用私钥对数据进行解密，解密代码如下：

// Encrypted data as Base64 string
$encrypted_data = "xxxx";

// Decrypt the data
$decrypted_data = "";
openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted_data), $decrypted_data, $private_key);

这段代码首先将之前加密后的数据 $encrypted_data 转换为二进制数据，并通过调用 openssl_private_decrypt 函数使用私钥 $private_key 对这些二进制数据进行解密，并将解密后的数据存储在 $decrypted_data 变量中。

示例说明

下面给出两个示例。

示例1：使用RSA加密和解密字符串

function encrypt_decrypt_string() {
    // Generate RSA key pair
    $keypair = openssl_pkey_new(array(
        'private_key_bits' => 2048
    ));

    // Extract private key
    openssl_pkey_export($keypair, $private_key);

    // Extract public key
    $public_key = openssl_pkey_get_details($keypair);
    $public_key = $public_key['key'];

    // Data to be encrypted
    $data = "Hello, world!";

    // Encrypt the data
    $encrypted_data = "";
    openssl_public_encrypt($data, $encrypted_data, $public_key);

    // Encrypted data as Base64 string
    $encrypted_data = base64_encode($encrypted_data);

    // Decrypt the data
    $decrypted_data = "";
    openssl_private_decrypt(base64_decode($encrypted_data), $decrypted_data, $private_key);

    echo "Original data: " . $data . PHP_EOL;
    echo "Encrypted data: " . $encrypted_data . PHP_EOL;
    echo "Decrypted data: " . $decrypted_data . PHP_EOL;
}

运行该代码后，将会输出以下结果：

Original data: Hello, world!
Encrypted data: xxxx
Decrypted data: Hello, world!

示例2：使用RSA加密和解密文件

function encrypt_decrypt_file() {
    // Generate RSA key pair
    $keypair = openssl_pkey_new(array(
        'private_key_bits' => 2048
    ));

    // Extract private key
    openssl_pkey_export($keypair, $private_key);

    // Extract public key
    $public_key = openssl_pkey_get_details($keypair);
    $public_key = $public_key['key'];

    // File to be encrypted
    $input_file = "input.txt";
    $output_file = "output.txt";

    // Read data from input file
    $data = file_get_contents($input_file);

    // Encrypt the data
    openssl_public_encrypt($data, $encrypted_data, $public_key);

    // Write the encrypted data to output file
    file_put_contents($output_file, $encrypted_data);

    // Decrypt the data
    $decrypted_data = "";
    openssl_private_decrypt($encrypted_data, $decrypted_data, $private_key);

    echo "Original data: " . $data . PHP_EOL;
    echo "Encrypted data written to file: " . $output_file . PHP_EOL;
    echo "Decrypted data: " . $decrypted_data . PHP_EOL;
}

在该示例中，我们首先读取一个文件 input.txt 中的数据，然后使用公钥对其进行加密，并将加密后的数据写入到文件 output.txt 中。再使用私钥对 output.txt 中的数据进行解密，输出结果如下：

Original data: Hello, world!
Encrypted data written to file: output.txt
Decrypted data: Hello, world!

这两个示例展示了RSA算法在加密和解密文本和文件方面的应用。当然，在实际情况下，加密和解密的数据可能会更加复杂，但是基本思路和代码流程是相同的。