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Linux 中對升級程式進行數字認證

最近專案中對升級的程式需要做認證,確保升級的資料包是本專案的升級程式包。

數字簽名:對某個資料塊的簽名,就是計算資料塊的Hash值,然後使用私鑰對hash值進行加密,結果就叫數字簽名,Hash值就是資料塊的數字指紋。

 簽名驗證:資料接收者拿到原始資料塊與數字簽名後,接受者也會使用相同的Hash演算法得到Hash值,然後使用公鑰解密得到原始的資料指紋,比較2個值,就可以判定資料塊簽名之後有沒有被篡改。

 Hash演算法常見的有:MD5,SHA,雜湊演算法也類似摘要演算法,是一個單向的雜湊函式,它解決在某一特定時間內,無法查詢經Hash操作後生成特定HASH值的原資訊塊,雜湊演算法輸入一個長度不固定的資訊塊,返回一個固定長度的結果。

步驟:

1.將生產的程式使用MD5算出一個MD5值,將此值使用RSA私鑰進行加密,得到數字簽名。將此值附加在升級程式後面。

2.升級程式時,將升級程式和數字簽名一起傳送給需要升級的裝置。

3.裝置收到後,對升級程式計算出一個MD5值。

4.將收到的數字簽名使用RSA的公鑰進行解密,得到接收到的MD5值。

5.如果兩個MD5相等,則認證通過(程序升級成功),否則認證失敗(程序升級失敗)。

 

加密演算法採用RSA,以下是轉載的RSA C語言的實現博文,經過實踐,修改了幾處錯誤。感謝博主的分享

PEM檔案有以下格式

PEM私鑰檔案格式
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
-----END RSA PRIVATE KEY-----
生成該金鑰的Linux命令:openssl genrsa -out privateKey.pem 1024


讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式檔案讀取:
RSA *PEM_read_RSAPrivateKey(FILE *fp, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式記憶體讀取:
RSA *PEM_read_bio_RSAPrivateKey(BIO *bio, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)


PEM私鑰檔案格式(經過口令加密)
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info: DES-EDE3-CBC,FCD22C6C17CF034C
-----END RSA PRIVATE KEY-----
生成該金鑰的Linux命令:openssl genrsa -des3 -out privateKey.pem 1024


enter後會要求輸入口令(最少四位)
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式檔案讀取:
RSA *PEM_read_RSAPrivateKey(FILE *fp, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式記憶體讀取:
RSA *PEM_read_bio_RSAPrivateKey(BIO *bio, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)

PEM公鑰檔案格式
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
-----END PUBLIC KEY-----
生成該金鑰的Linux命令:openssl rsa -in privateKey.pem -pubout -out publicKey.pem
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式檔案讀取:
RSA *PEM_read_RSA_PUBKEY(FILE *fp, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式記憶體讀取:
RSA *PEM_read_bio_PUBKEY(BIO *bio, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)

PEM RSAPublicKey公鑰檔案格式
-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
-----END RSA PUBLIC KEY-----
生成該金鑰的Linux命令:openssl rsa -in privateKey.pem -RSAPublicKey_out -out publicKey.pem
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式檔案讀取:
RSA *PEM_read_RSAPublicKey(FILE *fp, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)
讀取該金鑰的Linux Openssl API 函式記憶體讀取:
RSA *PEM_read_bio_RSAPublicKey(BIO *bio, RSA **rsa, pem_password_cb *cb, void *u)

RSA加密API
int RSA_public_encrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
引數說明:
flen: 加密資訊的長度
from: 要加密資訊
to: 加密後的資訊
padding: 填充方式( RSA_PKCS1_PADDING ,RSA_PKCS1_OAEP_PADDING,RSA_SSLV23_PADDING,RSA_NO_PADDING)
(注:flen會根據不同的填充方式大小會有變化參考)

RSA解密API
int RSA_private_decrypt(int flen, unsigned char *from, unsigned char *to, RSA *rsa, int padding)
引數說明:
flen: 解密密文的長度
from: 要解密資訊
to: 解密後的資訊
padding: 填充方式( RSA_PKCS1_PADDING ,RSA_PKCS1_OAEP_PADDING,RSA_SSLV23_PADDING,RSA_NO_PADDING)
(注:flen填寫的是金鑰長度可用RSA_size(rsa)函式得到)

RSA程式設計示例(PEM檔案方式)
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
 
#define PUBLICKEY "publicKey.pem"
#define PRIVATEKEY "privateKey.pem"
 
#define PASS "8888" //口令
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *fp = NULL;
    RSA *publicRsa = NULL;
    RSA *privateRsa = NULL;
    if ((fp = fopen(PUBLICKEY, "r")) == NULL) 
    {
        printf("public key path error\n");
        return -1;
    }     
   
    if ((publicRsa = PEM_read_RSA_PUBKEY(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) 
    {
        printf("PEM_read_RSA_PUBKEY error\n");
        return -1;
    }
    fclose(fp);
    
    if ((fp = fopen(PRIVATEKEY, "r")) == NULL) 
    {
        printf("private key path error\n");
        return -1;
    }
    OpenSSL_add_all_algorithms();//金鑰有經過口令加密需要這個函式
    if ((privateRsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fp, NULL, NULL, (char *)PASS)) == NULL) 
    {
        printf("PEM_read_RSAPrivateKey error\n");
        return NULL;
    }
    fclose(fp);        
    
    unsigned char *source = (unsigned char *)"123456789";
        
    int rsa_len = RSA_size(publicRsa);
 
    unsigned char *encryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(encryptMsg, 0, rsa_len);
         
    int len = strlen(source );
    if (RSA_public_encrypt(len, source, encryptMsg, publicRsa, RSA_PKCS1_PADDING) < 0)
        printf("RSA_public_encrypt error\n");
    else 
    {
        rsa_len = RSA_size(privateRsa);
        unsigned char *decryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
        memset(decryptMsg, 0, rsa_len);
        
        int mun =  RSA_private_decrypt(rsa_len, encryptMsg, decryptMsg, privateRsa, RSA_PKCS1_PADDING);
        //解密後的長度 mun
        if ( mun < 0)
            printf("RSA_private_decrypt error\n");
        else
            printf("RSA_private_decrypt %s\n", decryptMsg);
    }    
    
    RSA_free(publicRsa);
    RSA_free(privateRsa);
    return 0;
}

RSA程式設計示例(PEM記憶體方式)
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
 
const char *publicKey = "-----BEGIN PUBLIC KEY-----\n\
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDnal1HozHfmZ3B1TITmbjCNKOs\n\
49S+urgJ2P0/T36qN5w+r1jGhZKr54QDI5oXEk+9arlKxDW8kufwGjaTV3i3hyGS\n\
jYv4wNXhPeZAyAQ1vlloLMT6oA0PKe9/l8+mAr1QPEW9fMixAc/0UzPVospjkpfr\n\
YULcrKcH2Oaou5DZ0QIDAQAB\n\
-----END PUBLIC KEY-----";
 
const char *privateKey = "-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----\n\
Proc-Type: 4,ENCRYPTED\n\
DEK-Info: DES-EDE3-CBC,DF3BD9835CA1186D\n\
\n\
pomWi9/hjscwDDzH5CEpcj8nCumOQpl/2Gk2YynA47qfhxt12glNjgWl5Eaevk2L\n\
bG1t85sPqEvYxAe+ZxZdP6fot+sAg4SUUwSvBMwa7s3XjVhHjf/+hOIjb0skHvp/\n\
p0eOoUgytX7FrNNYEpUFI+eiPob79fgQMq/rypGJ//G6GXLMYixWw2+PyPa1x2PQ\n\
WdBaTpZK3gmDqmu6jR3ieKOahVVO4fEGB5etvB5i1aAh0mT4Wu+ejv2LgIRr2xor\n\
r8LkQZvI/TryZ0sNLe7LlC1bz/Hw8hLBDPprhWaUcSEk6MMgh3LKA2y/pGpFdIYN\n\
Ncj/c+YqEsO+I0KOtPQ1fXlXd1hH1H1rkJxuaNanF0UInUuupV3fP+7cvmfyHM4m\n\
aix8ROt1/Ghau41JDZGYmwk2qgKjUw4zz3eYOMQKl6row3pzhDxbvoMp0Qvfje1J\n\
RYpKMy8skG9pY1l4i1CC98aESC2a7FzjUNcY3f5Jt+QznO15xXxxuJZ8+xNqtIh2\n\
U348rlrQ8OxS1YBJCr+wjesdBdQAiY6X1YB9tljPs7AhlTLo78pHtQac521xOA8j\n\
IcbfkuTIrMIwYBOtM6SJHkB1TgPdPWx+haEy79Ct2yDnvpPqOiFz8i8TG8AQY53l\n\
5xKxxJ9CmPqw+Ua3DAWPaxAMaJFteRbl5Lv/2MvxV9Mu3T0W4B3ij+Gg5aw81v5Y\n\
KTH2KxruYAF5Q70QG8CAR8Vkvdczw940y8nb9pvcixmqYcaaeM9DLaTbycn/AeCt\n\
3UM0R0vvu039Ix5uhXUtVMjhTeUnvNObwEcKM8Grv1oPV3zmTJ5hJg==\n\
-----END RSA PRIVATE KEY-----";
 
#define PASS "8888" //口令
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    BIO *bio = NULL;
    RSA *publicRsa = NULL;
    RSA *privateRsa = NULL;
    if ((bio = BIO_new_mem_buf((void *)publicKey, -1)) == NULL)
    {
        printf("BIO_new_mem_buf publicKey error\n");
        return -1;
    }     
   
    if ((publicRsa = PEM_read_bio_RSA_PUBKEY(bio, NULL, NULL, NULL)) == NULL) 
    {
        printf("PEM_read_bio_RSA_PUBKEY error\n");
        return -1;
    }
    BIO_free_all(bio);
    
    if ((bio = BIO_new_mem_buf((void *)privateKey, -1)) == NULL)
    {
        printf("BIO_new_mem_buf privateKey error\n");
        return -1;
    }
    OpenSSL_add_all_algorithms();//金鑰有經過口令加密需要這個函式
    if ((privateRsa = PEM_read_bio_RSAPrivateKey(bio, NULL, NULL, (char *)PASS)) == NULL) 
    {
        printf("PEM_read_RSAPrivateKey error\n");
        return NULL;
    }
    BIO_free_all(bio);
    
    unsigned char *source = (unsigned char *)"123456789";
        
    int rsa_len = RSA_size(publicRsa);
 
    unsigned char *encryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(encryptMsg, 0, rsa_len);
         
    int len = strlen(source );
         
    if (RSA_public_encrypt(len, source, encryptMsg, publicRsa, RSA_PKCS1_PADDING) < 0)
        printf("RSA_public_encrypt error\n");
    else 
    {
        rsa_len = RSA_size(privateRsa);
        unsigned char *decryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
        memset(decryptMsg, 0, rsa_len);
        
        int mun =  RSA_private_decrypt(rsa_len, encryptMsg, decryptMsg, privateRsa, RSA_PKCS1_PADDING);
        //mun:解密後的明文的長度
        if ( mun < 0)
            printf("RSA_private_decrypt error\n");
        else
            printf("RSA_private_decrypt %s\n", decryptMsg);
    }    
    
    RSA_free(publicRsa);
    RSA_free(privateRsa);
    return 0;
}


RSA程式設計示例(PEM檔案方式多執行緒測試樣例)
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <pthread.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#define PRIKEY "prikey.pem"
#define PUBKEY "pubkey.pem"
 
RSA *publicRsa = NULL;
RSA *privateRsa = NULL;
 
void* rsaThreadOne(void* param)
{    
    unsigned char *source = (unsigned char *)param;
        
    int rsa_len = RSA_size(publicRsa);
 
    unsigned char *encryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(encryptMsg, 0, rsa_len);
         
    int len = rsa_len - 11;
         
    if (RSA_public_encrypt(len, source, encryptMsg, publicRsa, RSA_PKCS1_PADDING) < 0)
    {
        printf("rsaThreadOne RSA_public_encrypt error\n");
        return 0;
    }
        
    rsa_len = RSA_size(privateRsa);
    unsigned char *decryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(decryptMsg, 0, rsa_len);
    
    int mun =  RSA_private_decrypt(rsa_len, encryptMsg, decryptMsg, privateRsa, RSA_PKCS1_PADDING);
 
    if ( mun < 0)
    {
        printf("rsaThreadOne RSA_private_decrypt error\n");
        return 0;
    }
    else 
    {
        printf("rsaThreadOne %s\n", decryptMsg);
    }
    
    return 0;
}
 
void* rsaThreadTwo(void* param)
{    
    unsigned char *source = (unsigned char *)param;
        
    int rsa_len = RSA_size(publicRsa);
 
    unsigned char *encryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(encryptMsg, 0, rsa_len);
         
    int len = rsa_len - 11;
         
    if (RSA_public_encrypt(len, source, encryptMsg, publicRsa, RSA_PKCS1_PADDING) < 0)
    {
        printf("rsaThreadTwo RSA_public_encrypt error\n");
        return 0;
    }
 
    rsa_len = RSA_size(privateRsa);
    unsigned char *decryptMsg = (unsigned char *)malloc(rsa_len);
    memset(decryptMsg, 0, rsa_len);
    
    int mun =  RSA_private_decrypt(rsa_len, encryptMsg, decryptMsg, privateRsa, RSA_PKCS1_PADDING);
 
    if ( mun < 0)
    {
        printf("rsaThreadTwo RSA_private_decrypt error\n");
        return 0;
    }
    else 
    {
        printf("rsaThreadTwo %s\n", decryptMsg);
    }    
    return 0;
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *fp = NULL;
    if ((fp = fopen(PUBKEY, "r")) == NULL) 
    {
        printf("pubkey_path error\n");
        return -1;
    }     
   
    if ((publicRsa = PEM_read_RSA_PUBKEY(fp, NULL, NULL, NULL)) == NULL) 
    {
            printf("PEM_read_RSA_PUBKEY error\n");
            return -1;
    }
    fclose(fp);
    
    if ((fp = fopen(PRIKEY, "r")) == NULL) 
    {
        printf("prikey_path error\n");
        return -1;
        }
    OpenSSL_add_all_algorithms();//金鑰有經過口令加密需要這個函式
    if ((privateRsa = PEM_read_RSAPrivateKey(fp, NULL, NULL, (char *)"8888")) == NULL) 
    {
        printf("PEM_read_RSAPrivateKey error\n");
        return NULL;
    }
    fclose(fp);
        
    pthread_t tid1 ;
    pthread_t tid2 ;
 
    pthread_create(&tid1, NULL, rsaThreadOne, (void *)"123456789");
    pthread_create(&tid2, NULL, rsaThreadTwo, (void *)"987654321");
        
    pthread_join(tid1,NULL);    
    pthread_join(tid2,NULL);
         
    return 0;
}

注:編譯時需加上庫 

gcc -I../include rsatest.c -L . -lcrypto -lssl

相應參考文章、文件
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作者:aqlick12 
來源:CSDN 
原文:https://blog.csdn.net/aqlick12/article/details/78480505 
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