使用openssl使用RSA公钥加密AES会话密钥

使用RSA公钥加密AES会话密钥需要分为以下两个步骤：

1. 生成AES会话密钥

可以使用以下命令使用openssl生成一个256位的AES会话密钥：

openssl rand -hex 32

其中，`rand`表示使用随机数生成器，`-hex`表示输出为16进制格式，`32`表示生成的字节数，即256位。执行该命令后，会输出一个类似于以下的32个字符的字符串：

b5d3c0d5c6e4f5a31c7d1e5c6a9e3f8d0f1e2d1c7e4a9c6b5d3c0d5c6e4f5a3

这就是生成的256位AES会话密钥。

2. 使用RSA公钥加密AES会话密钥

假设有一个名为`public.pem`的RSA公钥文件，可以使用以下命令将生成的AES会话密钥加密：

openssl rsautl -encrypt -inkey public.pem -pubin -in session.key -out session.enc

其中，`rsautl`表示RSA加密工具，`-encrypt`表示使用RSA加密，`-inkey public.pem`表示指定公钥文件路径，`-pubin`表示读取公钥文件，`-in session.key`表示指定待加密的文件，这里即为生成的AES会话密钥，`-out session.enc`表示指定输出加密后的文件，这里即为加密后的AES会话密钥。

执行该命令后，会在当前目录下生成一个名为`session.enc`的文件，其中存储了加密后的AES会话密钥。

相关问题

AES和RSA混合加密机制的文件安全传输文献

### 关于AES和RSA混合加密机制用于文件安全传输

#### AES与RSA在文件安全传输中的角色

AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称分组密码，已被确立为对称加密的事实标准[^1]。其前身DES因密钥长度较短易受攻击而被淘汰。AES支持多种工作模式，其中最常用的是CBC和ECB模式[^2]。

另一方面，RSA作为一种非对称加密算法，在公钥基础设施(PKI)中占据重要地位。通常情况下，RSA不直接用于大量数据的加密操作，而是用来加密会话密钥或签名验证等场景。对于实际的数据加密任务，则由效率更高的对称加密算法完成，如AES。

#### 混合加密体系结构概述

在一个典型的文件安全传输方案里，先利用RSA加密技术保护临时生成的AES会话密钥，再通过该会话密钥执行高效快速的内容加解密处理。这种方式既发挥了非对称加密的安全优势，也保留了对称加密的速度特性。

具体来说：

- **密钥交换阶段**：客户端随机生成一个唯一的AES会话密钥，并使用接收方公开发布的RSA公钥对该会话密钥进行加密；

- **数据加密阶段**：随后，客户端采用上述已协商好的AES会话密钥对要发送的实际文件内容实施加密；

- **消息封装与传输**：最后，将经过AES加密后的文件连同之前用RSA加密过的AES会话密钥一起打包成完整的报文形式传送给服务端；

- **解密恢复原貌**：到达目的地之后，服务器凭借私有RSA秘钥解开包裹内的AES会话密钥，进而依据此会话密钥还原出原始未加密状态下的文件资料。

这种组合方式不仅提高了安全性还兼顾到了性能表现，成为现代网络安全领域内广泛采纳的做法之一。

// C++代码片段展示如何创建TCP socket连接以及初始化RSA/AES组件
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>

void setupEncryption() {
    // 初始化OpenSSL库...
    
    BIO *bio;
    RSA *pubkey;

    bio = BIO_new_file("public_key.pem", "r");
    pubkey = PEM_read_bio_RSA_PUBKEY(bio, NULL, NULL, NULL);
}

int main(){
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080); 
    inet_pton(AF_INET,"192.168.1.1",&servaddr.sin_addr.s_addr);
}

利用C语言完成如下代码：利用随机数生成函数生成会话密钥K_；采用RSA加密算法，由发送方使用接收方的公钥对会话密钥进行加密，同时使用该会话密钥以OFB模式对明文21210202lwj进行加密，设置移位寄存器每轮移位位数为j=6，加密算法为16轮Feistal对称加密算法，输出得到的密文；接收方通过自己的私钥解密会话密钥，并用该会话密钥解密密文，输出得到的明文

抱歉，我作为一个语言模型AI并不能直接执行代码。但是，我可以给你一些思路和代码框架，帮助你完成这个任务。

首先，需要使用C语言中的随机数生成函数生成会话密钥K。可以使用C库中的rand()函数来生成随机数，并使用srand()函数设置随机数种子，以确保每次生成的随机数都不同。

接下来，需要使用RSA加密算法对会话密钥进行加密。可以使用C语言中的OpenSSL库中的RSA函数来实现。首先，需要加载接收方的公钥，可以使用PEM文件格式存储公钥，并使用PEM_read_RSA_PUBKEY()函数加载公钥。然后，使用RSA_public_encrypt()函数对会话密钥进行加密。

然后，需要使用OFB模式对明文进行加密。OFB模式是一种分组密码加密模式，在加密过程中会使用一个初始向量（IV），并将每个分组加密后的结果作为下一个分组加密的IV。可以使用C语言中的OpenSSL库中的EVP函数来实现。首先，需要使用EVP_CIPHER_CTX_init()函数初始化加密上下文，然后使用EVP_EncryptInit_ex()函数设置加密算法和IV，接着使用EVP_EncryptUpdate()函数将明文分组加密，最后使用EVP_EncryptFinal_ex()函数进行最后的加密操作。

最后，需要使用Feistal对称加密算法对密文进行多轮加密。Feistal对称加密算法是一种常见的对称加密算法，可以使用C语言实现。首先，需要将密文分为左右两部分，然后将右半部分作为输入，经过多轮Feistal加密后得到新的右半部分。每轮加密过程中，需要使用移位寄存器对右半部分进行移位操作，然后将移位后的结果与轮密钥进行异或操作，最后将异或结果与左半部分进行交换。

最后，接收方需要使用自己的私钥解密会话密钥，并使用该会话密钥解密密文。可以使用C语言中的OpenSSL库中的RSA函数和EVP函数来实现解密过程。

下面是伪代码框架，供参考：

// 生成随机数生成函数生成会话密钥K_
int k = rand();
srand(time(NULL));
// 加载接收方的公钥并使用RSA加密算法对会话密钥进行加密
RSA *rsa = PEM_read_RSA_PUBKEY(fp, NULL, NULL, NULL);
unsigned char encrypted_k[1024];
int encrypted_k_len = RSA_public_encrypt(sizeof(k), (unsigned char *)&k, encrypted_k, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
// 使用OFB模式对明文进行加密
EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
EVP_CIPHER_CTX_init(ctx);
EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_ofb(), NULL, iv, NULL);
unsigned char ciphertext[1024];
int ciphertext_len;
EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext, &ciphertext_len, plaintext, sizeof(plaintext));
EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext + ciphertext_len, &len);
ciphertext_len += len;
// 使用Feistal对称加密算法对密文进行多轮加密
int l = sizeof(ciphertext) / 2;
int r = sizeof(ciphertext) / 2 + 1;
for (int i = 0; i < 16; i++) {
    int j = 6;
    int temp = r;
    r = l ^ (r << j ^ round_key[i]);
    l = temp;
}
unsigned char encrypted_ciphertext[1024];
int encrypted_ciphertext_len = RSA_private_decrypt(encrypted_k_len, encrypted_k, encrypted_ciphertext, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
// 使用自己的私钥解密会话密钥
unsigned char decrypted_k[1024];
int decrypted_k_len = RSA_private_decrypt(encrypted_k_len, encrypted_k, decrypted_k, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);
// 使用会话密钥解密密文
EVP_CIPHER_CTX *ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
EVP_CIPHER_CTX_init(ctx);
EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_ofb(), NULL, iv, NULL);
unsigned char decrypted_ciphertext[1024];
int decrypted_ciphertext_len;
EVP_DecryptUpdate(ctx, decrypted_ciphertext, &decrypted_ciphertext_len, ciphertext, ciphertext_len);
EVP_DecryptFinal_ex(ctx, decrypted_ciphertext + decrypted_ciphertext_len, &len);
decrypted_ciphertext_len += len;

需要注意的是，这只是一个伪代码框架，具体实现需要根据实际情况进行调整。同时，还需要在代码中添加必要的头文件和库文件，并进行错误处理和内存释放操作。