1、对称加密算法

对称加密算法是应用较早的加密算法，数据发送方将明文和密钥经加密算法处理，使其变成密文发送出去；接收方收到密文后，使用和加密算法相同的密钥进行逆算法解密，还原出明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，收发双方使用相同的密钥对数据进行加密或解密。

双方都必须保管好密钥，任一方的密钥泄露，都会导致加密信息不安全；尤其是双方协商更换密钥过程中，密钥会出现在传输过程中，严重影响数据的安全性。

对称加密算法常用的AES可以参考嵌入式算法6---AES加密/解密算法。

2、非对称加密算法

和对称加密算法最大的区别是，非对称加密算法需要两个密钥，公开密钥（public key 简称公钥）和私有密钥（private key 简称私钥），且公钥与私钥是互相关联的一对。使用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密，私钥加密签名也只有公钥能解密验签。

非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程：

1、甲方生成一对密钥并将公钥公开，私钥保密

2、乙方使用甲方的提供的公钥，对机密信息加密后再发送给甲方；甲方使用自己私钥对加密后的信息进行解密

3、甲方也可以使用自己的私钥对机密信息进行签名后再发送给乙方，乙方用甲方的提供公钥对甲方发来的密文进行验签

非对称加密算法的特点：

1、公钥公开，私钥私藏，无需双方传输密钥协商，所以安全性比对称加密算法更高

2、非对称加密的算法复杂，运算速度比对称加密解密的速度慢很多

3、一般情况下使用非对称加密保护对称加密的密钥，密钥协商后使用对称加密进行通信

4、最佳实现是双方各自保存自己的私钥，使用对方的公钥加密数据传输

3、RSA算法与密钥

非对称加密算法中最常用的当属 RSA ，其算法本身基于一个简单的数论知识，给出两个素数，很容易将它们相乘，然而给出它们的乘积，想得到这两个素数就显得尤为困难。具体的私钥与公钥生成原理和加密、解密过程，不是本文关注的重点。

私钥和公钥的生成，可以借助mbedtls源码或openSSL工具生成，举例如下：

1、安装openSSL，

2、安装后进入openSSL命令行界面，使用命令生成RSA2048的私钥，存入private.key文件

OpenSSL>genrsa -out private.key 2048

3、基于公钥生成私钥，存入文件public.key

OpenSSL> rsa -in private.key -pubout -out public.key

4、有些算法库采用传入指数、模数方式进行加解密，而前面生成的公私钥是PEM格式，需要变成Exponent、Modulus形式，就可以使用以下工具在线转换。

5、关于mbedtls应用，可以参考mbedtls 基础及其应用，该开源库针对嵌入式系统，且囊括了很多常用的算法。

4、源码

以下是RSA2048的C源码和验证范例，基于Qt测试，也可以结合硬件性能改为RSA1024，移植时注意适配形如 portable_***的三个API。

/************************************/ //关注微信公众号  嵌入式系统 /************************************/ //rsa.h #include "stdlib.h" #define RSA_ENCODE_LEN  (2048/8) //RSA2048即256字节，可以视硬件情况改为1024 typedef unsigned char uint8_t; typedef unsigned short int uint16_t; typedef unsigned int uint32_t; #define BI_MAXLEN 130 #define DEC 10 #define HEX 16 #define CARRYOVER  0x10000 #define CARRYLAST   0xFFFF typedef struct { uint32_t m_nLength; //大数在0x1 00 00 00 00进制下的长度 uint16_t m_ulValue[BI_MAXLEN]; //用数组记录大数在0x100000000进制下每一位的值 } CBigInt; //rsa.c #include "rsa.h" #include "time.h" /******************* 适配API *******************/ #define portable_malloc  malloc #define portable_free    free //随机数种子源 uint32_t portable_rand_seed(void) { time_t timestamp;
 time(×tamp); return timestamp;
} /******************* 适配API *******************/ /*****************************************************************
基本操作与运算
Init, 构造大数对象并初始化为零
Mov，赋值运算，可赋值为大数或普通整数，可重载为运算符“=”
Cmp，比较运算，可重载为运算符“==”、“!=”、“>=”、“<=”等
Add，加，求大数与大数或大数与普通整数的和，可重载为运算符“+”
Sub，减，求大数与大数或大数与普通整数的差，可重载为运算符“-”
Mul，乘，求大数与大数或大数与普通整数的积，可重载为运算符“*”
Div，除，求大数与大数或大数与普通整数的商，可重载为运算符“/”
Mod，模，求大数与大数或大数与普通整数的模，可重载为运算符“%”
*****************************************************************/ static CBigInt *Mov_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A); static CBigInt *Mov_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Add_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Sub_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Mul_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Div_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Mod_Big_Big(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *Add_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A); static CBigInt *Sub_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A); static CBigInt *Mul_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A); static CBigInt *Div_Big_Long(CBigInt *X, uint32_t A); static uint32_t Mod_Big_Long(CBigInt *N, uint32_t A); static int Cmp(CBigInt *N, CBigInt *A); /*****************************************************************
输入输出
Get，从字符串按10进制或16进制格式输入到大数
Put，将大数按10进制或16进制格式输出到字符串
*****************************************************************/ static CBigInt *Get(CBigInt *N, char *str, uint32_t system); static char *Put(CBigInt *N, uint32_t system); /*****************************************************************
RSA相关运算
Rab，拉宾米勒算法进行素数测试
Euc，欧几里德算法求解同余方程
RsaTrans，反复平方算法进行幂模运算
GetPrime，产生指定长度的随机大素数
*****************************************************************/ static int Rab(CBigInt *N); static CBigInt *Euc(CBigInt *X, CBigInt *A); static CBigInt *RsaTrans(CBigInt *X, CBigInt *A, CBigInt *B); static CBigInt *GetPrime(CBigInt *X, int bits); /*****************************************************************
大数运算库源文件：BigInt.c
说明：适用于C，linux系统 1024位RSA运算
*****************************************************************/ //小素数表 const static int PrimeTable[550] =
{ 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349, 353, 359, 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443, 449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509, 521, 523, 541, 547, 557, 563, 569, 571, 577, 587, 593, 599, 601, 607, 613, 617, 619, 631, 641, 643, 647, 653, 659, 661, 673, 677, 683, 691, 701, 709, 719, 727, 733, 739, 743, 751, 757, 761, 769, 773, 787, 797, 809, 811, 821, 823, 827, 829, 839, 853, 857, 859, 863, 877, 881, 883, 887, 907, 911, 919, 929, 937, 941, 947, 953, 967, 971, 977, 983, 991, 997, 1009, 1013, 1019, 1021, 1031, 1033, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1087, 1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1123, 1129, 1151, 1153, 1163, 1171, 1181, 1187, 1193, 1201, 1213, 1217, 1223, 1229, 1231, 1237, 1249, 1259, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297, 1301, 1303, 1307, 1319, 1321, 1327, 1361, 1367, 1373, 1381, 1399, 1409, 1423, 1427, 1429, 1433, 1439, 1447, 1451, 1453, 1459, 1471, 1481, 1483, 1487, 1489, 1493, 1499, 1511, 1523, 1531, 1543, 1549, 1553, 1559, 1567, 1571, 1579, 1583, 1597, 1601, 1607, 1609, 1613, 1619, 1621, 1627, 1637, 1657, 1663, 1667, 1669, 1693, 1697, 1699, 1709, 1721, 1723, 1733, 1741, 1747, 1753, 1759, 1777, 1783, 1787, 1789, 1801, 1811, 1823, 1831, 1847, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1901, 1907, 1913, 1931, 1933, 1949, 1951, 1973, 1979, 1987, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011, 2017, 2027, 2029, 2039, 2053, 2063, 2069, 2081, 2083, 2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2129, 2131, 2137, 2141, 2143, 2153, 2161, 2179, 2203, 2207, 2213, 2221, 2237, 2239, 2243, 2251, 2267, 2269, 2273, 2281, 2287, 2293, 2297, 2309, 2311, 2333, 2339, 2341, 2347, 2351, 2357, 2371, 2377, 2381, 2383, 2389, 2393, 2399, 2411, 2417, 2423, 2437, 2441, 2447, 2459, 2467, 2473, 2477, 2503, 2521, 2531, 2539, 2543, 2549, 2551, 2557, 2579, 2591, 2593, 2609, 2617, 2621, 2633, 2647, 2657, 2659, 2663, 2671, 2677, 2683, 2687, 2689, 2693, 2699, 2707, 2711, 2713, 2719, 2729, 2731, 2741, 2749, 2753, 2767, 2777, 2789, 2791, 2797, 2801, 2803, 2819, 2833, 2837, 2843, 2851, 2857, 2861, 2879, 2887, 2897, 2903, 2909, 2917, 2927, 2939, 2953, 2957, 2963, 2969, 2971, 2999, 3001, 3011, 3019, 3023, 3037, 3041, 3049, 3061, 3067, 3079, 3083, 3089, 3109, 3119, 3121, 3137, 3163, 3167, 3169, 3181, 3187, 3191, 3203, 3209, 3217, 3221, 3229, 3251, 3253, 3257, 3259, 3271, 3299, 3301, 3307, 3313, 3319, 3323, 3329, 3331, 3343, 3347, 3359, 3361, 3371, 3373, 3389, 3391, 3407, 3413, 3433, 3449, 3457, 3461, 3463, 3467, 3469, 3491, 3499, 3511, 3517, 3527, 3529, 3533, 3539, 3541, 3547, 3557, 3559, 3571, 3581, 3583, 3593, 3607, 3613, 3617, 3623, 3631, 3637, 3643, 3659, 3671, 3673, 3677, 3691, 3697, 3701, 3709, 3719, 3727, 3733, 3739, 3761, 3767, 3769, 3779, 3793, 3797, 3803, 3821, 3823, 3833, 3847, 3851, 3853, 3863, 3877, 3881, 3889, 3907, 3911, 3917, 3919, 3923, 3929, 3931, 3943, 3947, 3967, 3989, 4001 }; /***************************************************************************