C++实现RSA加解密的动态链接库

C++ 实现 RSA 加解密的动态链接库

RSA 是一种非对称加密算法，广泛用于数据加密和数字签名。为了在 C++ 中实现 RSA 加解密功能，并将其封装为动态链接库（DLL），可以按照以下步骤进行操作：

1. 设置开发环境

确保你的开发环境已经配置好，通常包括：

• 编译器（如 MSVC、GCC）
• C++ 标准库（支持 C++11 或更高）
• OpenSSL 库（用于处理 RSA 加解密）

2. 安装 OpenSSL

RSA 算法的实现通常使用 OpenSSL 库，它提供了加密和解密的 API。你可以从 OpenSSL 官网下载并安装 OpenSSL 库。

安装 OpenSSL：

• Windows: 下载预编译的 OpenSSL 二进制文件或自行编译。
• Linux: 使用包管理器安装，如 sudo apt-get install libssl-dev。

3. 创建 C++ 动态链接库项目

以下是一个简单的示例，展示了如何使用 OpenSSL 实现 RSA 加解密，并封装为 DLL。

1. 编写头文件 (rsa_crypto.h)

定义 RSA 加解密接口：

cpp
复制代码
#ifndef RSA_CRYPTO_H
#define RSA_CRYPTO_H

#ifdef _WIN32
#define EXPORT __declspec(dllexport)
#else
#define EXPORT
#endif

#include <string>

extern "C" {

    EXPORT bool generate_key_pair(const std::string& pubKeyFile, const std::string& privKeyFile);
    EXPORT std::string encrypt(const std::string& publicKeyFile, const std::string& plaintext);
    EXPORT std::string decrypt(const std::string& privateKeyFile, const std::string& ciphertext);

}

#endif // RSA_CRYPTO_H

2. 实现文件 (rsa_crypto.cpp)

实现 RSA 加解密功能：

cpp
复制代码
#include "rsa_crypto.h"
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <fstream>
#include <iostream>

bool generate_key_pair(const std::string& pubKeyFile, const std::string& privKeyFile) {
    RSA* rsa = RSA_new();
    BIGNUM* bn = BN_new();
    BN_set_word(bn, RSA_F4);
    
    if (RSA_generate_key_ex(rsa, 2048, bn, nullptr) != 1) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        RSA_free(rsa);
        BN_free(bn);
        return false;
    }

    // Save private key
    FILE* privKeyFilePtr = fopen(privKeyFile.c_str(), "wb");
    if (!privKeyFilePtr) {
        perror("Unable to open private key file");
        RSA_free(rsa);
        BN_free(bn);
        return false;
    }
    PEM_write_RSAPrivateKey(privKeyFilePtr, rsa, nullptr, nullptr, 0, nullptr, nullptr);
    fclose(privKeyFilePtr);

    // Save public key
    FILE* pubKeyFilePtr = fopen(pubKeyFile.c_str(), "wb");
    if (!pubKeyFilePtr) {
        perror("Unable to open public key file");
        RSA_free(rsa);
        BN_free(bn);
        return false;
    }
    PEM_write_RSAPublicKey(pubKeyFilePtr, rsa);
    fclose(pubKeyFilePtr);

    RSA_free(rsa);
    BN_free(bn);
    return true;
}

std::string encrypt(const std::string& publicKeyFile, const std::string& plaintext) {
    RSA* rsa = RSA_new();
    FILE* pubKeyFilePtr = fopen(publicKeyFile.c_str(), "rb");
    if (!pubKeyFilePtr) {
        perror("Unable to open public key file");
        return "";
    }
    PEM_read_RSAPublicKey(pubKeyFilePtr, &rsa, nullptr, nullptr);
    fclose(pubKeyFilePtr);

    std::string ciphertext(RSA_size(rsa), '\0');
    int len = RSA_public_encrypt(plaintext.size(), reinterpret_cast<const unsigned char*>(plaintext.c_str()),
                                reinterpret_cast<unsigned char*>(&ciphertext[0]), rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
    RSA_free(rsa);

    if (len == -1) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        return "";
    }

    ciphertext.resize(len);
    return ciphertext;
}

std::string decrypt(const std::string& privateKeyFile, const std::string& ciphertext) {
    RSA* rsa = RSA_new();
    FILE* privKeyFilePtr = fopen(privateKeyFile.c_str(), "rb");
    if (!privKeyFilePtr) {
        perror("Unable to open private key file");
        return "";
    }
    PEM_read_RSAPrivateKey(privKeyFilePtr, &rsa, nullptr, nullptr);
    fclose(privKeyFilePtr);

    std::string plaintext(RSA_size(rsa), '\0');
    int len = RSA_private_decrypt(ciphertext.size(), reinterpret_cast<const unsigned char*>(ciphertext.c_str()),
                                 reinterpret_cast<unsigned char*>(&plaintext[0]), rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
    RSA_free(rsa);

    if (len == -1) {
        ERR_print_errors_fp(stderr);
        return "";
    }

    plaintext.resize(len);
    return plaintext;
}

3. 编译动态链接库

使用适当的编译命令编译生成 DLL 文件：

Windows（使用 MSVC）:

shell
复制代码
cl /LD rsa_crypto.cpp /I"path\to\openssl\include" /link /LIBPATH:"path\to\openssl\lib" -lssl -lcrypto

Linux（使用 g++）:

shell
复制代码
g++ -shared -o librsa_crypto.so rsa_crypto.cpp -I/usr/include/openssl -L/usr/lib -lssl -lcrypto

4. 使用 DLL

在其他 C++ 程序中，可以通过 #include "rsa_crypto.h" 和适当的链接选项来使用这个动态链接库。

示例代码：

cpp
复制代码
#include <iostream>
#include "rsa_crypto.h"

int main() {
    std::string pubKeyFile = "public.pem";
    std::string privKeyFile = "private.pem";
    std::string plaintext = "Hello, RSA!";
    
    if (generate_key_pair(pubKeyFile, privKeyFile)) {
        std::cout << "Keys generated successfully.\n";
        
        std::string ciphertext = encrypt(pubKeyFile, plaintext);
        std::cout << "Encrypted text: " << ciphertext << "\n";
        
        std::string decrypted = decrypt(privKeyFile, ciphertext);
        std::cout << "Decrypted text: " << decrypted << "\n";
    } else {
        std::cerr << "Key generation failed.\n";
    }

    return 0;
}

总结

本教程展示了如何使用 OpenSSL 实现 RSA 加解密，并将其封装为 C++ 动态链接库。我们定义了头文件，编写了实现文件，编译生成 DLL，并在其他 C++ 程序中调用。通过这些步骤，你可以在 C++ 中实现 RSA 加解密，并利用动态链接库的方式进行封装和复用。

关键字

RSA, C++, 动态链接库, OpenSSL, 加解密, 公钥, 私钥, 编译, DLL, 加密, 解密