Пакет crypto/rsa

Пакет crypto/rsa предоставляет реализацию алгоритма RSA (Rivest-Shamir-Adleman) для асимметричного шифрования и цифровых подписей. В отличие от симметричных алгоритмов, RSA использует пару ключей: открытый ключ для шифрования и проверки подписи, и закрытый ключ для расшифрования и создания подписи. Пакет поддерживает стандартные схемы заполнения PKCS#1 v1.5 и OAEP для шифрования, а также PKCS#1 v1.5 и PSS для подписей.

Базовые типы

type PrivateKey struct {
	PublicKey
	D		 *big.Int
	Primes	[]*big.Int
	Precomputed struct {
		Dp   *big.Int
		Dq   *big.Int
		Qinv *big.Int
	}
}

type PublicKey struct {
	N *big.Int
	E int
}

Пакет определяет два основных типа: PublicKey для открытого ключа, содержащий модуль N и открытую экспоненту E, и PrivateKey для закрытого ключа, который встраивает открытый ключ и содержит секретную экспоненту D и простые множители.

Генерация ключевой пары

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, err := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	if err != nil {
		fmt.Printf("Failed to generate key: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("Private key generated with %d-bit modulus\n", privateKey.N.BitLen())
	fmt.Printf("Public key exponent: %d\n", privateKey.E)
}

Результат выполнения кода:

"Private key generated with 2048-bit modulus"
"Public key exponent: 65537"

Функция GenerateKey создает новую пару ключей RSA с указанной длиной модуля в битах. В качестве первого параметра передается криптографически безопасный генератор случайных чисел, вторым параметром - желаемая длина ключа (рекомендуется 2048 бит и выше). Функция возвращает указатель на PrivateKey и ошибку.

Шифрование с открытым ключом (PKCS#1 v1.5)

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Secret message")
	
	ciphertext, err := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, message)
	if err != nil {
		fmt.Printf("Encryption failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("Ciphertext length: %d bytes\n", len(ciphertext))
}

Результат выполнения кода:

"Ciphertext length: 256 bytes"

Функция EncryptPKCS1v15 шифрует сообщение с использованием открытого ключа по схеме PKCS#1 v1.5. Первым параметром передается источник случайных чисел, вторым - открытый ключ, третьим - байтовый срез сообщения. Длина сообщения должна быть меньше длины ключа минус минимум 11 байт (для схемы заполнения).

Расшифрование с закрытым ключом (PKCS#1 v1.5)

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Secret message")
	ciphertext, _ := rsa.EncryptPKCS1v15(rand.Reader, publicKey, message)
	
	plaintext, err := rsa.DecryptPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, ciphertext)
	if err != nil {
		fmt.Printf("Decryption failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("Decrypted message: %s\n", string(plaintext))
}

Результат выполнения кода:

"Decrypted message: Secret message"

Функция DecryptPKCS1v15 расшифровывает зашифрованное сообщение с использованием закрытого ключа по схеме PKCS#1 v1.5. Первым параметром передается источник случайных чисел (необходим для защиты от атак по времени), вторым - закрытый ключ, третьим - байтовый срез шифротекста.

Шифрование с OAEP (Optimal Asymmetric Encryption Padding)

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Sensitive data")
	label := []byte("")
	
	ciphertext, err := rsa.EncryptOAEP(sha256.New(), rand.Reader, publicKey, message, label)
	if err != nil {
		fmt.Printf("OAEP encryption failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("OAEP ciphertext length: %d bytes\n", len(ciphertext))
}

Результат выполнения кода:

"OAEP ciphertext length: 256 bytes"

Функция EncryptOAEP использует более современную схему заполнения OAEP, которая обеспечивает лучшую криптографическую стойкость. Первым параметром передается хеш-функция, вторым - источник случайных чисел, третьим - открытый ключ, четвертым - сообщение, пятым - опциональная метка (обычно пустой срез).

Расшифрование с OAEP

package main

import (
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Sensitive data")
	label := []byte("")
	
	ciphertext, _ := rsa.EncryptOAEP(sha256.New(), rand.Reader, publicKey, message, label)
	
	plaintext, err := rsa.DecryptOAEP(sha256.New(), rand.Reader, privateKey, ciphertext, label)
	if err != nil {
		fmt.Printf("OAEP decryption failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("Decrypted OAEP message: %s\n", string(plaintext))
}

Результат выполнения кода:

"Decrypted OAEP message: Sensitive data"

Функция DecryptOAEP расшифровывает сообщение, зашифрованное с помощью OAEP. Параметры аналогичны функции шифрования, но вместо открытого ключа используется закрытый.

Создание цифровой подписи (PKCS#1 v1.5)

package main

import (
	"crypto"
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	
	message := []byte("Important document")
	hash := sha256.Sum256(message)
	
	signature, err := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hash[:])
	if err != nil {
		fmt.Printf("Signing failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("Signature length: %d bytes\n", len(signature))
}

Результат выполнения кода:

"Signature length: 256 bytes"

Функция SignPKCS1v15 создает цифровую подпись по схеме PKCS#1 v1.5. Первым параметром передается источник случайных чисел, вторым - закрытый ключ, третьим - алгоритм хеширования, четвертым - хеш сообщения.

Проверка цифровой подписи (PKCS#1 v1.5)

package main

import (
	"crypto"
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Important document")
	hash := sha256.Sum256(message)
	
	signature, _ := rsa.SignPKCS1v15(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hash[:])
	
	err := rsa.VerifyPKCS1v15(publicKey, crypto.SHA256, hash[:], signature)
	if err != nil {
		fmt.Printf("Verification failed: %v\n", err)
	} else {
		fmt.Println("Signature is valid")
	}
}

Результат выполнения кода:

"Signature is valid"

Функция VerifyPKCS1v15 проверяет подпись PKCS#1 v1.5. Первым параметром передается открытый ключ, вторым - алгоритм хеширования, третьим - хеш сообщения, четвертым - подпись. Возвращает ошибку, если подпись недействительна.

Создание подписи PSS (Probabilistic Signature Scheme)

package main

import (
	"crypto"
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	
	message := []byte("Secure document")
	hash := sha256.Sum256(message)
	
	opts := &rsa.PSSOptions{
		SaltLength: rsa.PSSSaltLengthAuto,
		Hash:	   crypto.SHA256,
	}
	
	signature, err := rsa.SignPSS(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hash[:], opts)
	if err != nil {
		fmt.Printf("PSS signing failed: %v\n", err)
		return
	}
	
	fmt.Printf("PSS signature length: %d bytes\n", len(signature))
}

Результат выполнения кода:

"PSS signature length: 256 bytes"

Функция SignPSS создает подпись с использованием более современной схемы PSS, которая обеспечивает доказуемую стойкость. Параметры включают опции PSSOptions, где можно настроить длину соли.

Проверка подписи PSS

package main

import (
	"crypto"
	"crypto/rand"
	"crypto/rsa"
	"crypto/sha256"
	"fmt"
)

func main() {
	privateKey, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
	publicKey := &privateKey.PublicKey
	
	message := []byte("Secure document")
	hash := sha256.Sum256(message)
	
	opts := &rsa.PSSOptions{
		SaltLength: rsa.PSSSaltLengthAuto,
		Hash:	   crypto.SHA256,
	}
	
	signature, _ := rsa.SignPSS(rand.Reader, privateKey, crypto.SHA256, hash[:], opts)
	
	err := rsa.VerifyPSS(publicKey, crypto.SHA256, hash[:], signature, opts)
	if err != nil {
		fmt.Printf("PSS verification failed: %v\n", err)
	} else {
		fmt.Println("PSS signature is valid")
	}
}

Результат выполнения кода:

"PSS signature is valid"

Функция VerifyPSS проверяет подпись PSS. Параметры аналогичны функции SignPSS, включая опции, которые должны совпадать с использованными при создании подписи.

Смотрите также

функцию rsa.GenerateKey,
которая генерирует новую пару ключей RSA
функцию rsa.EncryptPKCS1v15,
которая шифрует данные по схеме PKCS#1 v1.5
функцию rsa.EncryptOAEP,
которая шифрует данные с использованием OAEP
функцию rsa.SignPSS,
которая создает подпись по схеме PSS