RSA非对称加密的一些非常规应用

创建时间：2007-10-02
文章属性：原创
文章提交：ph4_yunshu (wustyunshu_at_hotmail.com)

RSA非对称加密的一些非常规应用

Team：Ph4nt0m.org
Author：云舒

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前些时候，大概7月份看了些SSL协议的东西，对前人非常的佩服。把非对称加密的安全性和对称加密的快
速性结合起来使用，保留了各自的长处。整个数据传输过程中，通过非对称加密在不安全的区域安全的传
输了用于对称加密的密钥，实在是创造性的思维。

前天晚上洗澡的时候，突然有了几个新的想法，加上以前的一点发现，就有了这篇文章和几行代码。现在
觉得非对称加密还真的很有意思啊，洗澡也很有意思，难怪阿基米德洗澡能够发现浮力定理。我们不够强
大，可能是因为洗澡不够吧。

一. RSA替换HTTPS保证安全传输敏感数据

目前大多数的web应用在注册或者登录的时候，或者其他任何涉及到用户帐户，密码，以及信用卡号等等
敏感数据传输的时候，一般都毫不犹豫的采用了HTTPS加密传输的方式来进行。比如Gmail，Yahoo Mail，
Live Mail等国际性的邮箱，都是用了这种方式。确实，使用HTTPS是一种比较安全的方法，但是这样做从
成本角度来说，并不是最优的。

使用1024位密钥的HTTPS传输，在相同硬件配置的情况下，性能基本上要损失掉30%左右。大量的CPU时间
花费到了对数据的加密解密以及证书认证，传输，SSL握手等方面。对于千万用户级别的应用这些损失是
难以忽略掉的，因此大公司一般都会购买SSL硬件加密卡，使用硬件进行加密解密。

鉴于RSA等非对称加密算法的public key是可以公开的，因此可以使用这种方式来传输数据，在某些场合
取代昂贵的HTTPS传输。比如在邮箱的登录入口，用户点击提交按钮的时候，在本地使用JS代码将用户名
和密码进行RSA加密。虽然public key明文存在于JS代码中，客户端可见，但是仅仅具备public key是无
法推算出private key的，因此无法对加密后的数据进行捕获分析，加密后的数据可以安全的通过互联网
传输。

前些时间对国内国外的一些大型网站登录入口做了些分析，发现只有tencent的邮箱是使用的这种方式。
他们用JS做了一个类，提供RSA加密算法的各种方法，在邮箱登录表单提交的时候调用加密。JS类的地址
为http://mail.qq.com/zh_CN/htmledition2/js/safeauth.js，有兴趣的可以自己去研究。使用这种方式
之后，服务端的计算量大大减少，只需要在用户提交的时候进行一次解密操作就可以了。而且这个解密，
可以使用C语言做成模块，给前端展现语言调用，提高效率。如果有更高的安全性考虑，可以做一些改进
，比如在客户端提交表单之前，在发送数据里面加入完整性检验等等，自由发挥即可。

二. 独立的水印系统

现在的论坛或者blog，都需要使用水印来防范强行破解密码的攻击方式，和防范发帖机器人的破坏。但是
很多水印和应用系统结合在一起，不方便扩充和给第三方提供服务。这几天想到可以使用RSA加密来实现
一套独立的水印算法，并且可以方便的提供给任意的第三方安全使用。

主要思路是这样的，首先生成一对公钥和私钥。将公钥发布给需要使用水印服务的第三方，私钥保存在水
印生成方。在使用方随机生成一个字符串，随后使用水印方提供的public key，使用RSA算法进行加密，
将加密后的字符串发送给生成水印方。生成方使用private key对这个字符串进行解密，画出图形，将数
据传输给水印使用方。虽然加密后的字符串在水印使用方的HTML源代码中明文可见，但是同上所说的，没
有private key是无法解密的。对于安全性的一些加强，可以考虑同时在使用方与生成方之间共享一个用
于对称加密的字符串。先对随机生成的水印数字进行对称加密，然后再RSA非对称加密，这样可以在万一
丢失private key的情况下，仍然不容易马上被攻破。

为了验证我的这个思路，今天写了一小段验证代码，发现还是比较好用的。我主要是把Pear里面的RSA类
扒出来了，稍微改了一点点，然后做了一套测试系统。简单的代码如下，详细的见附件。

/*

Global.php  通用函数，调用RSA类提供加密解密功能。

云舒， 2007年10月1日

*/

function encrypt( $plain_text )

{

    $public_key =

'YTozOntpOjA7czozMjoiS1vW5NNLH39farB+HPE/U0A1fs1I7ja81GJxGrrjsYEiO2k6MTtzOjM6IgEAASI7aToyO3M

6NjoicHVibGljIjt9';



    $key = Crypt_RSA_Key::fromString($public_key);

    check_error($key);

    $rsa_obj = new Crypt_RSA;

    check_error($rsa_obj);

    $enc_text = $rsa_obj->encrypt($plain_text, $key);

    check_error($rsa_obj);



    return $enc_text;

}

function decrypt( $enc_text )

{

    $private_key =

"YTozOntpOjA7czozMjoiS1vW5NNLH39farB+HPE/U0A1fs1I7ja81GJxGrrjsYEiO2k6MTtzOjMyOiIButTavL72eeX

VEa8E5WkAJthoHqmHIyo3HblsSJG0aiI7aToyO3M6NzoicHJpdmF0ZSI7fQ==";



    $key = Crypt_RSA_Key::fromString($private_key);

    check_error($key);

    $rsa_obj = new Crypt_RSA;

    check_error($rsa_obj);

    $rsa_obj->setParams(array('dec_key' => $key));

    check_error($rsa_obj);

    $number = $rsa_obj->decrypt($enc_text);



    return $number;

}

/*

水印需求方，随机生成字符串，然后加密发送给水印生成方

云舒， 2007年10月1日

*/

require_once 'Global.php';

$chars = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789';

$str_a = $chars{mt_rand(0,35)};

$str_b = $chars{mt_rand(0,35)};

$str_c = $chars{mt_rand(0,35)};

$str_d = $chars{mt_rand(0,35)};

$str = $str_a.$str_b.$str_c.$str_d;

$enc_data = encrypt( $str );

echo '<html><head><title>test</title></head><body><img src="CreateImg.php?number='

.rawurlencode( $enc_data ). '" /></body></html>';

/*

水印提供方，获取需求方传递过来的参数，解密，画出图形

云舒， 2007年10月1日

*/

require_once 'Global.php';

header('Content-type: image/gif');

if( isset( $_GET["number"] ) )

{

    $enc_number = rawurldecode( $_GET["number"] );

}

else

{

    exit;

}

$de_number = decrypt( $enc_number );

$chars = preg_split( '//', $de_number );

$im = imagecreate(75,30);

$bg = imagecolorallocate($im, 255, 255, 255);//背景

$font_color = imagecolorallocate($im, 0, 0, 0);//字

imagestring($im, mt_rand(5,9), mt_rand(0,5), mt_rand(0,5), $chars[1], $font_color);

imagestring($im, mt_rand(5,9), mt_rand(15,25), mt_rand(0,5), $chars[2],  $font_color);

imagestring($im, mt_rand(5,9), mt_rand(30,40), mt_rand(0,5), $chars[3],  $font_color);

imagestring($im, mt_rand(5,9), mt_rand(45,50), mt_rand(0,5), $chars[4],  $font_color);

// 随机点

for ($i=1; $i<=10; $i++)

{

    imagestring($im,mt_rand(0,5),mt_rand(-5,63),mt_rand(-5,23),".",imageColorAllocate

($im,mt_rand(0,255),mt_rand(0,255),mt_rand(0,255)));

}



imagegif($im);

imagedestroy ($im);

三. 防御伪造域的垃圾邮件

垃圾邮件现在也是网络上很头疼的一个问题，使用非对称算法的签名功能，可以对伪造域的垃圾邮件进行
鉴别，需要邮件接收方服务器的支持。理论不多说了，直接举例。假设我是mail.icylife.net域，我给
mail.ph4nt0m.org发邮件。但是有人自己架设了mail服务器，伪装成webmaster@icylife.net给
webmaster@ph4nt0m.org发邮件，试图取得他的信任，这种问题如何处理？好办，使用非对称加密的签名
验证功能。

首先，我在http://mail.icylife.net/publickey.txt存放我的公钥文件，私钥自己保存好。然后对邮件
服务器进行一些改进，对于本域发出去的所有邮件，包括邮件正文和接受者一起做一个签名，把签名附在
邮件中一起发出去。而mail.ph4nt0m.org域中的邮件服务器在接收邮件时，从
http://mail.icylife.net/publickey.txt取得我的公钥，对签名进行验证，如果签名不对，马上提示用
户遭受源域名伪造攻击。对于攻击者来说，他没有我的私钥，是不可能伪造出同样的签名的。

以上几个想法，一直一来有个朦胧的感觉，但是一直抓不住，前几天洗澡的时候，突然明朗起来了。或者
有人说，RSA这些非对称加密是可以破解的，我只能说，地球都会毁灭，何况是加密算法。