Шифрование данных в Qt алгоритмом RSA c открытым и закрытым ключами без привязки к OpenSSL

Введение

В данной статье мы рассмотрим, как организовать шифрование сообщений, а также их подпись с использованием алгоритма RSA (открытый и закрытый ключи) без использования тяжелых библиотек, аналогичных OpenSSL, QCA или LibSodium.

Для начала немного теории

Зачем это нужно?

Существует масса алгоритмов шифрования, большинство из них сводится к тому, что у вас есть сообщение и есть ключ, этим ключом вы шифруете свое сообщение и отправляете своему получателю. Предполагается, что получатель уже имеет ключ, которым сообщение было зашифровано, и расшифровывает его. Однако, такой способ не всегда себя оправдывает, ведь ключ, которым было зашифровано сообщение, нужно предварительно как-то отправить и сделать это так, чтобы его никто не перехватил, а это практически невозможно, так как по пути его можно легко перехватить.

Поэтому в наше время наиболее надежным и популярным стал метод шифрования RSA, шифрование с открытым и закрытым ключами (асинхронное шифрование).

Принцип действия следующий:
В качестве примера мы будем использовать уже устоявшиеся имена участников шифрования: Алиса и Боб.
Предположим, Алиса захотела отправить Бобу секретное сообщение, но не хочет, чтобы его увидел кто-то еще.

• Боб для этого создает два ключа: открытый и закрытый.

• Боб отправляет открытый ключ Алисе.

• Алиса шифрует сообщение открытым ключом Боба.

• Затем Алиса отправляет зашифрованное сообщение Бобу.

• Боб закрытым ключом расшифровывает сообщение Алисы.

Ева, которая хочет узнать, о чем переписываются Алиса и Боб, перехватила все их сообщения. Она ничего с ними не может сделать, так как не знает их секретных ключей, а только открытие, так как в алгоритме RSA зашифрованное сообщение ключом А(открытый ключ) можно расшифровать только его парой А1(закрытым ключом).

Таким образом, можно легко и удобно обезопасить важную для вас информацию.

Теперь немного описания

Qt-Secret — это простая библиотека, написанная группой QuasarApp на Qt / qmake , цель которой-обеспечить базовые возможности шифрования, которых так не хватает в нейтивном Qt. А именно: алгоритмы RSA и AES.

Основные возможности:

• Генерация пар ключей RSA64 и RSA128 (в будущем планируется поддержка чисел побольше до RSA2048)
• Шифровка и Дешифровка RSA.
• Подпись и проверка подлинности сообщения.
• Генерация ключей AES (AES64, AES128, AES256)
• Шифровка и Дешифровка AES

Работа с Qt-Secret на практике

Сборка и подключение библиотеки в QtCreator к проекту с использованием qmake

• Открываем ваш репозиторий
  

  cd yourRepo

• Добавляем Qt-Secret в ваш репозиторий, например, подмодуль
  

  git submodule add https://github.com/QuasarApp/Qt-Secret.git

• Обновляем наши подмодули
  

  git submodule update --init --recursive

• Добавляем в свой PRO файл, pri файл библиотеки Qt-Secret
  

  include($$PWD/Qt-Secret/src/Qt-Secret.pri)

• И пересобираем проект

Библиотека подключена к вашему проекту, теперь ей можно пользоваться.

Пример использования

Шифрование и дешифрирование сообщений.

#include <qrsaencryption.h> // Подключаем библиотеку Qt-Secret (RSA)

    QByteArray pub, priv; // Создаем переменные под наши ключи.
    QRSAEncryption e;     // Создаем переменную нашего шифровальщика

    // Здесь генерируем нашу пару ключей с разрядностью 128
    e.generatePairKey(pub, priv, QRSAEncryption::Rsa::RSA_128); // or QRSAEncryption::Rsa::RSA_64
    QByteArray msg = "test message";


    auto encodeData = e.encode(msg, pub); // шифруем сообщение публичным ключом
    auto decodeData = e.decode(encodeData, priv); // расшифровываем приватным ключом

    qDebug() << decodeData; // проверяем: на выходе у вас должно получится то же, что и в msg.

Подпись и проверка подписи сообщения.

#include <qrsaencryption.h>

    // Инициализация такая же, как и в предыдущем примере.
    QByteArray pub, priv;
    QRSAEncryption e;
    e.generatePairKey(pub, priv, QRSAEncryption::Rsa::RSA_128); // or QRSAEncryption::Rsa::RSA_64

    QByteArray msg = "test message";

    auto signedMessage = e.signMessage(msg, priv); // подписываем сообщение

    if (e.checkSignMessage(signedMessage, pub)) { // проверяем подпись
        // message signed success
    }

Вывод

Данная библиотека представляет собой простое решение для простых задач шифрования

• легко подключается
• легко эксплуатируется.

Но в связи с тем, что данная версия библиотеки поддерживает только числа до 128 бит, ее лучше всего применять только в качестве сессионной защиты, то есть 1 пара ключей - одна сессия.