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社区首页 >专栏 >公钥私钥的那点事儿

公钥私钥的那点事儿

作者头像
IT茂茂
发布2020-03-05 20:03:31
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发布2020-03-05 20:03:31
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文章被收录于专栏:IT 茂茂IT 茂茂

支付宝介绍

支付宝开发网址:

代码语言:javascript
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支付宝开放平台: https://open.alipay.com/platform/home.htm
支付宝沙箱环境: https://openhome.alipay.com/platform/appDaily.htm?tab=info
支付宝开发者文档:https://openhome.alipay.com/developmentDocument.htm
电脑网站支付流程:https://docs.open.alipay.com/270
生成签名:https://docs.open.alipay.com/291/106103/
python-alipay-adk : https://github.com/fzlee/alipay/blob/master/README.zh-hans.md

使用python对接支付宝:

代码语言:javascript
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# 访问"支付宝开发平台"登录,可以访问开发者中心
https://open.alipay.com/platform/home.htm
# 可以参考"电脑网站支付" 熟悉电脑支付整体流程
https://docs.open.alipay.com/270/105899/

创建应用(这里使用沙箱环境测试)

沙箱环境说明:

按照官方要求生成秘钥:

生成秘钥参考官网:https://docs.open.alipay.com/291/105971

把生成的app公钥粘贴到沙箱环境的app中:

  • 支付宝公钥一会再程序中要使用

使用 python-alipay-sdk 支付&查询支付结果

  • 说明

      1. 阿里官方没有提供python对接支付的sdk,但是python库中有非官方的sdk包可以使用

      2. python-alipay-adk : https://github.com/fzlee/alipay/blob/master/README.zh-hans.md

      3. 使用起来非常简单,只要传入几个必要的参数就可以完成

      4. 由于支付对安全要求很高,所以要理解对接支付宝安全的流程:公钥加密、私钥解密 这八个字

  • 上代码
代码语言:javascript
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from alipay import AliPay

# 沙箱环境中 app 私钥
app_private_key_string = open('app_private_key.pem').read()
# 支付宝公钥
alipay_public_key_string = open( 'alipay_public_key.pem').read()


def get_alipay_url():
    alipay = AliPay(
        appid="2016101800716047",  # 沙箱appid
        app_notify_url=None,  # 默认回调url
        app_private_key_string=app_private_key_string,
        # 支付宝的公钥,验证支付宝回传消息使用,不是你自己的公钥,
        alipay_public_key_string=alipay_public_key_string,
        sign_type="RSA",  # RSA 或者 RSA2
        debug=True,  # 默认False,我们是沙箱,所以改成True(让访问沙箱环境支付宝地址)
    )
    # 调用支付接口
    # 电脑网站支付,需要跳转到https://openapi.alipay.com/gateway.do? + order_string
    order_string = alipay.api_alipay_trade_page_pay(
        out_trade_no="201611124",  # 订单id,应该从前端获取
        total_amount=str(0.01),  # 订单总金额
        subject="测试阿里云付款",  # 付款标题信息
        return_url=None,  # 付款成功回调地址(可以为空)
        notify_url=None  # 付款成功后异步通知地址(可以为空)
    )
    pay_url = "https://openapi.alipaydev.com/gateway.do?" + order_string
    print(pay_url)  # 将这个url复制到浏览器,就会打开支付宝支付页面


def query_pay():
    alipay = AliPay(
        appid="2016101800716047",  # 沙箱appid
        app_notify_url=None,  # 默认回调url
        app_private_key_string=app_private_key_string,
        # 支付宝的公钥,验证支付宝回传消息使用,不是你自己的公钥
        alipay_public_key_string=alipay_public_key_string,
        sign_type="RSA",  # RSA 或者 RSA2
        debug=True,  # 默认False,我们是沙箱,所以改成True(让访问沙箱环境支付宝地址)
    )
    trade_query = alipay.api_alipay_trade_query(
        out_trade_no=20161112,  # 上面生成支付码页面时传入的商品订单号
        trade_no=None
    )
    print(trade_query)


if __name__ == '__main__':
    get_alipay_url()
    query_pay()


'''
trade_query 查询用户付款信息
返回信息详情请看官方:https://docs.open.alipay.com/api_1/alipay.trade.query
{
    "code": "10000",    # code=10000代表支付成功
    "msg": "Success",
    "buyer_logon_id": "foq***@sandbox.com",
    "buyer_pay_amount": "0.00",
    "buyer_user_id": "2088102180228981",
    "buyer_user_type": "PRIVATE",
    "invoice_amount": "0.00",
    "out_trade_no": "20161112",
    "point_amount": "0.00",
    "receipt_amount": "0.00",
    "send_pay_date": "2020-02-20 21:20:48",
    "total_amount": "0.01",
    "trade_no": "2020022022001428981000087565",
    "trade_status": "TRADE_SUCCESS"  
}
'''

alipay_test.py
代码语言:javascript
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-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDIgHnOn7LLILlKETd6BFRJ0GqgS2Y3mn1wMQmyh9zEyWlz5p1zrahRahbXAfCfSqshSNfqOmAQzSHRVjCqjsAw1jyqrXaPdKBmr90DIpIxmIyKXv4GGAkPyJ/6FTFY99uhpiq0qadD/uSzQsefWo0aTvP/65zi3eof7TcZ32oWpwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
代码语言:javascript
复制
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
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
-----END RSA PRIVATE KEY-----

支付宝支付流程:

前言

  • 加密技术是个好东西,可以有效地保证我们在沟通和存储过程中的信息安全。但我敢打赌,没有多少程序员喜欢加解密算法,更多人则是一想到公钥私钥、数字证书就开始头晕,一见到 SSL/TLS 协议就额头冒汗。其实呢,作为应用层面的程序员,我们不用担心算法问题,只需要了解加解密的应用场景,就可以轻松应对了。

对称加密和非对称加密

通常,对信息加密时需要遵循某种规则,而解密也需要这个规则,所以,这个规则——我们称之为密钥,就需要妥善保管,不能让除参与方之外的其他人知道。加密和解密使用同一个密钥,这就是对称加密。对称加密的最大弊端就是密钥的分发比较困难,因为在对称加密算法中,加密方和解密方都需要知道这个密钥,如果把密钥一起发送,则就存在泄露的风险。对称加密算法的优势是加密速度非常快。常见的对称加密算法有DES, AES等。

在非对称加密算法中,加密和解密分别使用不同的两个密钥。这两个密钥,我们称之为公钥和私钥,其使用规则如下:

  • 公钥和私钥总是成对使用的
  • 用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密
  • 用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密

据此,我们可以得到另外两条规则:

  • 如果可以用公钥解密,则必然是对应的私钥加密的(逆反命题)
  • 如果可以用私钥解密,则必然是对应的公钥加密的(逆反命题)

RSA算法

RSA算法是使用最广泛的非对称加密算法,Elgamal是另一种常用的非对称加密算法。RSA公钥加密算法是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。1987年首次公布,当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

以下关于算法的描述,程序员可以直接跳过。

  • 随机选取两个大素数p和q,使得p != q
  • 计算 n = p*q
  • 选取一个与Θ互质的小奇数e,其中Θ(n)=(p-1)*(q-1)
  • 对模Θ(n),计算出e的乘法逆元d的值(e 关于模 r 的模反元素)
  • 将P = (e,n)公开,作为参与者的RSA公钥
  • 使对S = (d, n)保密,并作为参与者的RSA密钥

下面的代码才是程序员喜欢的方式。如果提示找不到 rsa 模块,请先使用 pip install rsa 安装。

代码语言:javascript
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import rsa
public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)

只用一行代码,我们就得到了一对相互关联的公钥和私钥。先让我们看看它们长什么样。

代码语言:javascript
复制
>>> import rsa
>>> public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)
>>> public_key
PublicKey(92152531277928235614668640293101435876412015819908668333258279694358387533076492868175407616659584948932430613207379632111064020593475841213537368715710670332858863680927621109917543626036905695973634958908960528780365668290457205838209776167934441340612604626115727114825218239811197485327788703960807389731, 65537)
>>> public_key.save_pkcs1()
b'-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----\nMIGJAoGBAIM6xHq+WggTLGNbUMBSAPEvFuWcv3pdtJmoLidVHG17jKyS4rCo+7vj\n41eqFkJNU1zEoxDWsUii2+yxNbgbkY16MdE+JnIVBfy7TfjeFeNfHuzB70kO5Ks3\ntwcdkZTGD55xCtwVvxW8PndLiR+62T9gcljGHmYP42cHtQILujojAgMBAAE=\n-----END RSA PUBLIC KEY-----\n'

私钥和公钥长得模样差不多。对私钥和公钥调用save_pkcs1()函数,就得到了私钥和公钥的字节码。

加密通讯

程序员小林受命参与一项商业谈判,临行前,业务经理浩克交给他一个U盘,里面保存了一个公钥,对应的私钥则保存在浩克的电脑里。

代码语言:javascript
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import rsa

# 生成公钥、私钥
public_key, private_key = rsa.newkeys(1024)

# 保存公钥到U盘
with open('public_hulk.pem', 'w') as fp:
fp.write(public_key.save_pkcs1().decode()) # decode():字节码转字符串

# 保存私钥到浩克的电脑上
with open('private_hulk.pem', 'w') as fp:
fp.write(private_key.save_pkcs1().decode()) # decode():字节码转字符串

谈判过程中,小林获得一条绝密信息,需要安全发给浩克。信息内容是:绝不能让第三者知道!小林使用存储在U盘上的浩克的公钥加密该信息,然后通过电子邮件发送给了浩克。

代码语言:javascript
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message = '绝不能让第三者知道!'

# 导入公钥
with open('public_hulk.pem', 'r') as f:
pubkey = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read().encode()) # encode():字符串转字节码

# 使用公钥加密信息
crypto = rsa.encrypt(message.encode('utf-8'), pubkey)

浩克收到邮件后,邮件内容显示为:

代码语言:javascript
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{P`ᄋxモᄌýôᄍ}VEᄋヘgÛDkᄁjᄎüWÉd.W$ヌᄇN\kÙʞÑwフpi_ユᄌèqヨõG

没关系,浩克只需要用自己的私钥解密就可以正确显示信息了。

代码语言:javascript
复制
# 导入私钥
with open('private_hulk.pem', 'r') as f:
privkey= rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read().encode()) # encode():字符串转字节码

message = rsa.decrypt(crypto, privkey).decode('utf-8')

解密后,邮件内容显示为:

绝不能让第三者知道!

数字签名

商务谈判进行到第二天,浩克决定先不着急答应对方提出的条件。他需要发邮件通知小林,邮件内容为:按兵不动,不露声色。浩克写完信息后,先用Hash函数,生成信件的摘要(digest),然后,使用私钥对这个摘要加密,生成"数字签名"(signature),最终把加密的信息和数字签名一同发给了小林。

代码语言:javascript
复制
message = '按兵不动,不露声色。'

# 导入私钥
with open('private_hulk.pem', 'r') as f:
privkey= rsa.PrivateKey.load_pkcs1(f.read().encode())

# 生成摘要
digest = str(hash(message.encode('utf-8')))

# 生成签名
signature = rsa.encrypt(digest, privkey)

# 加密邮件内容
crypto = rsa.encrypt(message.encode('utf-8'), privkey)

正在会议室谈判的小林收到了一封“浩克”的邮件,除了内容,还附有“浩克”的数字签名。他先解密邮件内容,得到“接受条件,立即签约”的指示,然后使用hash函数,生成信件的摘要(digest1),再使用浩克的公钥解密数字签名,得到原始的信件摘要(digest0)。比较两个摘要,完全一致,很显然,这封邮件的确是“浩克”本人发出的。但是,敏感的小林总觉得有些奇怪,因为现在签约,明显有损于公司的利益。他冷静地思考了一分钟,终于发现了问题:有人冒充浩克给他发了这封邮件,并且他U盘里的公钥被人掉包了!

果然,几分钟之后,小林又收到了浩克的邮件。这次,他使用自己备份的公钥解密,并验证了浩克的数字签名,正确解读了浩克发出的指令:按兵不动,不露声色。

代码语言:javascript
复制
# 导入公钥
with open('public_hulk.pem', 'r') as f:
pubkey = rsa.PublicKey.load_pkcs1(f.read().encode())

# 解密邮件内容:按兵不动,不露声色。
message = rsa.decrypt(crypto, pubkey ).decode('utf-8')

# 生成摘要1
digest1 = str(hash(message.encode('utf-8')))

# 解密数字签名,得到生成摘要0
digest0 = rsa.decrypt(signature , pubkey)

if digest0 == digest1:
print(message) 

数字证书

事实上,我们有比U盘更好的方法保存公钥,这就是certificate authority,简称CA。浩克可以去CA证书中心为自己的公钥做认证。CA证书中心用自己的私钥,对浩克的公钥和一些相关信息一起加密,生成"数字证书"(Digital Certificate)。

有了数字证书,在需要数字签名的场合,浩克只要在签名的同时,再附上数字证书就行了。

收件人收到浩克签名的邮件后,用CA的公钥解开数字证书,就可以拿到浩克真实的公钥了,然后就能证明"数字签名"是否真的是浩克签署的。

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原始发表:2020-03-03 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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