Ruby：使用私钥/公钥进行文件加密/解密

Question

我正在寻找一个符合以下要求的文件加密/解密算法：

• 算法必须可靠
• 对于相当大的文件，算法应该具有较快的速度
• 私钥可以通过某些参数（例如密码）生成
• 生成的私钥必须与公钥兼容（公钥仅生成一次并存储在数据库中）

是否有建议算法的Ruby实现？

- tiktak

Answer 1

请注意：正如emboss在评论中提到的那样，这个答案并不适合实际系统。首先，文件加密不应使用此方法（例如，该库提供了AES）。其次，此答案也未解决任何其他会影响您设计解决方案的更广泛问题。

原始来源还详细介绍了更多细节。

Ruby可以使用openssl来完成此操作：

#!/usr/bin/env ruby

# ENCRYPT

require 'openssl'
require 'base64'

public_key_file = 'public.pem';
string = 'Hello World!';

public_key = OpenSSL::PKey::RSA.new(File.read(public_key_file))
encrypted_string = Base64.encode64(public_key.public_encrypt(string))

并进行解密：

#!/usr/bin/env ruby

# DECRYPT

require 'openssl'
require 'base64'

private_key_file = 'private.pem';
password = 'boost facile'

encrypted_string = %Q{
...
}

private_key = OpenSSL::PKey::RSA.new(File.read(private_key_file),password)
string = private_key.private_decrypt(Base64.decode64(encrypted_string))

来自这里

- brice

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其实我不是 Ruby 程序员，但那些库非常好用。我想知道在 Python 中相应的库会有多难... - brice

希望补充一下，文件应该使用AES-256等加密算法进行加密，但其密钥应该使用RSA进行传送。 - tiktak

抱歉，但这是非常糟糕的建议。原帖提到了文件加密/解密，而您不应该使用RSA进行此操作。 - emboss

@emboss：看看tiktak之前的评论。你说得完全正确——在想要回答问题时，我没有真正停下来考虑更广泛的问题。我会尝试修改我的帖子来展示这一点。 - brice

@Brice：太好了！没有什么损害，只是不想让人们误解 :) - emboss

当读取.cer文件时，我得到了OpenSSL :: PKey :: RSA公钥实例，但我无法像cipher.key = KEY这样将其设置为aes密钥，其中KEY是OpenSSL :: PKey :: RSA实例。这样做的方式正确吗？http://stackoverflow.com/q/40760184/4477305 - CodecPM

Answer 2

很抱歉，您在这里混淆了两个概念，身份验证/授权和机密性，试图在一个步骤中涵盖两个方面，这是行不通的。您永远不应该使用非对称算法加密“真实数据”。a）它们对于这个过程来说太慢了，b）如果做得不对，会严重削弱您解决方案的安全性。

一个好的经验法则是，您应该最终只使用私有的非对称密钥加密对称算法使用的密钥，这种对称算法速度要快得多。但在几乎所有情况下，您甚至都不应该这样做，因为在90％的情况下，您实际上想要的是TLS（SSL），我曾在这里尝试解释过为什么。

在您的情况下，我假设要求如下：

- 存储在数据库中的数据必须保持机密性：一般公众不应该能够读取它（甚至访问它） - 选择的少数人（可能只有一个人）应该能够访问和阅读那些数据

第一个目标通常通过使用对称加密来实现。第二个目标虽然相关，但是实现方式完全不同。您希望访问文件的用户得到身份验证（即建立身份），并且最重要的是您还希望他们获得授权（即检查已建立的身份是否有权执行他们打算执行的操作）。这就是非对称加密可能进入舞台的地方，但不一定需要。由于您的问题标记为Rails，我假设我们正在谈论一个Rails应用程序。您通常已经有一些手段在那里对用户进行身份验证和授权（很可能涉及上述TLS），您可以简单地重用它们以建立用于实际文件加密/解密的对称密钥。如果您想完全避免非对称加密，则基于密码的加密适合此目的。如果您还希望确保已经保密的数据的完整性，那么事情将变得更加复杂，也就是说，您希望向经过身份验证和授权的用户提供某种保证，即他们最终访问的内容在此期间没有被修改。

开发这个解决方案并不是一项简单的任务，它很大程度上取决于您的具体需求，因此没有适用于所有人的“黄金方法”。我建议您进行一些研究，更清楚地了解您想要实现什么以及如何实现，然后尝试获取有关您仍感到不确定/不舒服的主题的额外建议。

- emboss

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谢谢回答！我用以下方式传输和存储数据解决了这个问题：1）生成对称加密密钥（sym-key）2）使用sym-key加密文件3）使用公共非对称密钥加密sym-key 4）发送文件和加密的sym-key 5）使用用户的秘密令牌解密用户私有加密的非对称密钥6）使用私有非对称密钥解密接收到的sym-key 7）使用解密后的sym-key解密文件。我认为这很正常。 - tiktak

这是正确的方向！但它仍然容易受到重放攻击的威胁。你能不能使用TLS代替发送由非对称密钥包装的密钥呢？我发现在几乎所有从A到B传输数据的情况下，你应该使用TLS而不是非对称加密 - TLS可以保护你免受可能会破坏自定义协议的事物的影响。 - emboss

Answer 3

对称加密绝对快速，并支持流式传输非常大的文件。

SymmetricEncryption::Writer.open('my_file.enc') do |file|
  file.write "Hello World\n"
  file.write "Keep this secret"
end

对称加密是为组织内部的数据和大文件加密而设计的。

如果需要与其他组织共享文件，则最好选择PGP。对于使用PGP流式传输非常大的文件，请考虑： IOStreams

IOStreams.writer('hello.pgp', recipient: '[e-mail]') do |writer|
  writer.write('Hello World')
  writer.write('and some more')
end

请查看文件 iostreams/lib/io_streams/pgp.rb 以获取更多 PGP 示例。它还支持直接从 Ruby 进行 PGP 密钥管理。

- Reid

Answer 4

我制作了一个宝石来帮助这个问题。它叫做cryptosystem。只需配置您的私钥路径和密码以及您的公钥路径，它就会完成其他工作。

加密就像这样简单：

rsa = Cryptosystem::RSA.new
rsa.encrypt('secret') # => "JxpuhTpEqRtMLmaSfaq/X6XONkBnMe..."

解密：

encrypted_value = rsa.encrypt('secret') # => "Y8DWJc2/+7TIxdLEolV99XI2sclHuK..."
rsa.decrypt(encrypted_value) # => "secret"

你可以在 GitHub 或者 RubyGems 上查看。

- user6713635