php 函数 三 公钥私钥

  • 开发
  • 34

一 概念

公钥和私钥属于非对称加密。参考：对称加密和非对称加密、公钥和私钥、单向认证和双向认证、数字签名、数字证书、根证书_公钥、私钥及数字签名-CSDN博客

使用场景：数字签名、加密通信（api）、数字证书

数字签名，例如微信支付请求中使用商户私钥对签名串进行SHA256 with RSA签名，即为应答签名。若签名正确微信的返回数据头中添加应答签名，用户通过校验应答签名，保证数据来源正确。

加密通信，例如微信敏感信息加密。使用公钥信息加密，使用私钥进行解密。

数字证书，个人认为可以基于数字证书的登录验证。比如客户端使用公钥加密数据或签名，api端作对应处理。客户端仅保留公钥私钥。大概和数字签名原理相同，但应包括有效期等。

二  PEM相关函数

2.1 openssl_get_md_methods(bool $aliases = false)

获取可用的摘要算法。

    $arr1 = openssl_get_md_methods();
    $arr2 = openssl_get_md_methods(true);
    var_dump($arr1, $arr2);

 测试结果

[0]=>
  string(10) "blake2b512"
  [1]=>
  string(10) "blake2s256"
  [2]=>
  string(3) "md4"
  [3]=>
  string(3) "md5"
  [4]=>
  string(8) "md5-sha1"
  [5]=>
  string(4) "mdc2"
  [6]=>
  string(9) "ripemd160"
  [7]=>
  string(4) "sha1"
  [8]=>
  string(6) "sha224"
  [9]=>
  string(6) "sha256"
  [10]=>
  string(8) "sha3-224"
  [11]=>
  string(8) "sha3-256"
  [12]=>
  string(8) "sha3-384"
  [13]=>
  string(8) "sha3-512"
  [14]=>
  string(6) "sha384"
  [15]=>
  string(6) "sha512"
  [16]=>
  string(10) "sha512-224"
  [17]=>
  string(10) "sha512-256"
  [18]=>
  string(8) "shake128"
  [19]=>
  string(8) "shake256"
  [20]=>
  string(3) "sm3"
  [21]=>
  string(9) "whirlpool"
}
array(59) {
  [0]=>
  string(7) "RSA-MD4"
  [1]=>
  string(7) "RSA-MD5"
  [2]=>
  string(8) "RSA-MDC2"
  [3]=>
  string(13) "RSA-RIPEMD160"
  [4]=>
  string(8) "RSA-SHA1"
  [5]=>
  string(10) "RSA-SHA1-2"
  [6]=>
  string(10) "RSA-SHA224"
  [7]=>
  string(10) "RSA-SHA256"
  [8]=>
  string(12) "RSA-SHA3-224"
  [9]=>
  string(12) "RSA-SHA3-256"
  [10]=>
  string(12) "RSA-SHA3-384"
  [11]=>
  string(12) "RSA-SHA3-512"
  [12]=>
  string(10) "RSA-SHA384"
  [13]=>
  string(10) "RSA-SHA512"
  [14]=>
  string(14) "RSA-SHA512/224"
  [15]=>
  string(14) "RSA-SHA512/256"
  [16]=>
  string(7) "RSA-SM3"
  [17]=>
  string(10) "blake2b512"
  [18]=>
  string(10) "blake2s256"
  [19]=>
  string(34) "id-rsassa-pkcs1-v1_5-with-sha3-224"
  [20]=>
  string(34) "id-rsassa-pkcs1-v1_5-with-sha3-256"
  [21]=>
  string(34) "id-rsassa-pkcs1-v1_5-with-sha3-384"
  [22]=>
  string(34) "id-rsassa-pkcs1-v1_5-with-sha3-512"
  [23]=>
  string(3) "md4"
  [24]=>
  string(20) "md4WithRSAEncryption"
  [25]=>
  string(3) "md5"
  [26]=>
  string(8) "md5-sha1"
  [27]=>
  string(20) "md5WithRSAEncryption"
  [28]=>
  string(4) "mdc2"
  [29]=>
  string(11) "mdc2WithRSA"
  [30]=>
  string(6) "ripemd"
  [31]=>
  string(9) "ripemd160"
  [32]=>
  string(16) "ripemd160WithRSA"
  [33]=>
  string(6) "rmd160"
  [34]=>
  string(4) "sha1"
  [35]=>
  string(21) "sha1WithRSAEncryption"
  [36]=>
  string(6) "sha224"
  [37]=>
  string(23) "sha224WithRSAEncryption"
  [38]=>
  string(6) "sha256"
  [39]=>
  string(23) "sha256WithRSAEncryption"
  [40]=>
  string(8) "sha3-224"
  [41]=>
  string(8) "sha3-256"
  [42]=>
  string(8) "sha3-384"
  [43]=>
  string(8) "sha3-512"
  [44]=>
  string(6) "sha384"
  [45]=>
  string(23) "sha384WithRSAEncryption"
  [46]=>
  string(6) "sha512"
  [47]=>
  string(10) "sha512-224"
  [48]=>
  string(27) "sha512-224WithRSAEncryption"
  [49]=>
  string(10) "sha512-256"
  [50]=>
  string(27) "sha512-256WithRSAEncryption"
  [51]=>
  string(23) "sha512WithRSAEncryption"
  [52]=>
  string(8) "shake128"
  [53]=>
  string(8) "shake256"
  [54]=>
  string(3) "sm3"
  [55]=>
  string(20) "sm3WithRSAEncryption"
  [56]=>
  string(8) "ssl3-md5"
  [57]=>
  string(9) "ssl3-sha1"
  [58]=>
  string(9) "whirlpool"
}

 从结果上看，不带参数返回二维数组，带参数返回一维数组。其次返回可加密的算法貌似是非对称加密，而openssl_get_cipher_methods()返回对称加密。

2.2 openssl_pkey_new(?array $options = null)

成一个新的私钥和公钥对。成功时返回 OpenSSLAsymmetricKey 实例，错误则返回 false 。

options 键 类型 等同于 openssl.conf 描述
digest_alg string default_md 摘要算法或签名哈希算法，通常是 openssl_get_md_methods() 之一。
x509_extensions string x509_extensions 选择在创建 x509 证书时应该使用哪些扩展
req_extensions string req_extensions 创建 CSR 时，选择使用哪个扩展
private_key_bits int default_bits 指定应该使用多少位来生成私钥
private_key_type int none 选择在创建 CSR 时应该使用哪些扩展。可选值有 OPENSSL_KEYTYPE_DSA、 OPENSSL_KEYTYPE_DH、 OPENSSL_KEYTYPE_RSA 或 OPENSSL_KEYTYPE_EC。 默认值是 OPENSSL_KEYTYPE_RSA。
encrypt_key bool encrypt_key 是否应该对导出的密钥（带有密码短语）进行加密?
encrypt_key_cipher int none cipher constants 常量之一。
curve_name string none openssl_get_curve_names() 之一。
config string N/A 自定义 openssl.conf 文件的路径。

2.3 openssl_pkey_get_public(OpenSSLAsymmetricKey|OpenSSLCertificate|array|string $public_key)

返回 OpenSSLAsymmetricKey 实例，失败返回false。

OpenSSLAsymmetricKey 类型，适用于openssl_pkey_new()返回的对象。

string 类型，适用于file://path/to/file.pem格式的字符串。文件名必须包含一个 PEM 编码的证书或者密钥(也许二者都有).

OpenSSLCertificate 类型，大概适用于一个Pem格式的公钥。

2.4 openssl_pkey_get_details(OpenSSLAsymmetricKey $key)

该函数返回密钥详情（位长度，密钥，类型）。失败时返回 false。

返回的数组中包含了如下索引： bits (位数)、 key（表示公钥的字符串）和 type（如下密钥类型之一： OPENSSL_KEYTYPE_RSA、 OPENSSL_KEYTYPE_DSA、 OPENSSL_KEYTYPE_DH、 OPENSSL_KEYTYPE_EC 或者是 -1，代表未知类型）。

2.5 openssl_pkey_get_private(OpenSSLAsymmetricKey|OpenSSLCertificate|array|string $private_key, ?string $passphrase = null)

成功时现在返回 OpenSSLAsymmetricKey 实例，即私钥。失败时返回 false。

$private_key 与openssl_pkey_get_public()相同。

passphrase 若指定的密钥已被加密，即受密码保护，则必填。

2.6 openssl_pkey_export

将 key 当作 PEM 编码字符串导出并且将之保存到output (通过引用传递的)中。成功时返回 true， 或者在失败时返回 false。

参数：

  1. $key  密钥，可用类型 OpenSSLAsymmetickey|OpenSSLCertificate|array|string，与openssl_pkey_get_public()相同。
  2. &$output 输出内容
  3. ?$passphrase 为受密码保护密钥必填
  4. ?$options 可用导出参数，参考openssl_pkey_new()

output输出内容为私钥。

2.7 openssl_pkey_export_to_file

将密钥导出到文件中。成功时返回 true， 或者在失败时返回 false。

参数：

  1. $key 密钥
  2. $output_filename 输出文件的路径
  3. ?passphrase 为受密码保护密钥必填
  4. ?options 可用导出参数，参考openssl_pkey_new()

三 CSR相关函数

3.1 openssl_csr_new

根据 distinguished_names 提供的信息生成新的 CSR（证书签名请求）。成功返回 CSR ，失败时返回 false。

参数：

  1. $distinguished_names 在证书中使用的专有名称或主题字段。
  2. private_key OpenSSLAsymmetricKey类型的私钥
  3. ?$options 参考openssl_pkey_new()
  4. ?$extra_attributes 用于为 CSR 指定额外的配置选项。

distinguished_names 和 extra_attributes 都是关联数组它们的键被转换成 OID，并应用到请求的相关部分。

3.2 openssl_csr_sign

用另一个证书签署 CSR（或者本身）并且生成一个证书。成功时返回 OpenSSLCertificate，失败则返回 false。

参数：

  1. $csr 由openssl_csr_new()生成的 OpenSSLCertificateSigningRequest格式csr。或者由证书文件获取的字符串。
  2. $ca_certificate 用于签名用的数据，为空生成的签名为自签名证书。可用类型为：OpenSSLCertificate|string|null。
  3. $private_key 私钥。可用类型为：OpenSSLAsymmetricKey|OpenSSLCertificate|string|null。
  4. $days 指定生成的证书在几天内有效的时间长度。
  5. ?$options 参考openssl_pkey_new()。
  6. ?$serial 可选的发行证书编号。如果没有指定默认值为0。

3.3 openssl_csr_export

将 CSR 作为字符串导出。成功时返回 true， 或者在失败时返回 false。

参数：

  1. $csr openssl_csr_new()创建的OpenSSLCertificateSigningRequest对象，或者从证书中获取的字符串
  2. &$output 在成功时，该字符串将包含 PEM 编码的 CSR。
  3. &no_text 影响输出的冗余度。如果设为 false，输出内容将包含附加的人类可读信息。notext 的缺省值为 true。

3.4 openssl_x509_export

以字符串格式导出证书。成功时返回 true， 或者在失败时返回 false。

参数与openssl_csr_export()相同。

3.5 openssl_csr_export_to_file

csr保存为output_filename命名的pem格式文件中。成功时返回 true， 或者在失败时返回 false。

参数：

  1. $csr openssl_csr_new()创建的OpenSSLCertificateSigningRequest对象，或者从证书中获取的字符串
  2. $output_filename 输出的文件名
  3. no_text 影响输出的冗余度。如果设为 false，输出内容将包含附加的人类可读信息。notext 的缺省值为 true。

3.6 openssl_csr_get_subject(OpenSSLCertificateSigningRequest|string $csr, bool $short_names = true)

返回带有主题描述的关联数组， 或者在失败时返回 false。

主题信息其中包含了通用名称（CN）、机构名称（O）、国家名（C）等字段。

short_names 为false,返回全称，否者返回简短形式名称。

3.7 openssl_x509_parse(OpenSSLCertificate|string $certificate, bool $short_names = true)

解析一个 X509 证书并作为一个数组返回信息。返回的数据的结构是（故意的）还没有文档化，因为它仍然会发生变化。

$certificate 可用类型为OpenSSLCertificate和string,意思为openssl_csr_sign()返回的对象或者从其生成的证书中获取的字符串。

$short_names 参考openssl_csr_get_subject()

四 数字签名

私钥加密，公钥验证。主要用于证明请求者身份。

私钥和公钥需均来自openssl_pkey_new()，否则不匹配。

一个公钥匹配一个私钥。

function getkeys() {
    $res = openssl_pkey_new();
    $public_key = openssl_pkey_get_details($res)['key'];
    openssl_pkey_export($res, $private_key); //生成私钥
    $arr = [
        'private_key' => $private_key,
        'public_key' => $public_key,
    ];
    return $arr;
}
function getsign($msg, $private_key) {
    //用私钥签名
    openssl_sign($msg, $sign, $private_key, \OPENSSL_ALGO_SHA256);
    return $sign;
}
function checksign($msg, $sign, $public_key) {
    $result = openssl_verify($msg, $sign, $public_key, \OPENSSL_ALGO_SHA256);
    return $result;
}

function test1() {
    //签名
    $keys = getkeys();
    $private_key = $keys['private_key'];
    $public_key = $keys['public_key'];
    $msg = "qweqwe" . time();
    $sign = getsign($msg, $private_key);
    $checksign = checksign($msg, $sign, $public_key);
    var_dump($checksign); //int(1)
}
test1();

五 加密通信

私钥加密公钥解密，反之公钥加密私钥解密。加密解密padding要相同，否则解密失败。

function publicencrypt($msg) {
    var_dump($msg);
    $keys = getkeys();
    $private_key = $keys['private_key'];
    $public_key = $keys['public_key'];
    //公钥加密
    $encrypted = '';
    if (!openssl_public_encrypt($msg, $encrypted, $public_key, OPENSSL_PKCS1_OAEP_PADDING)) {
        throw new Exception('encrypt failed');
    }
    $str = base64_encode($encrypted);
    var_dump($str);
    $str1 = base64_decode($str);
    if (!openssl_private_decrypt($str1, $newsource, $private_key, OPENSSL_PKCS1_OAEP_PADDING)) {
        throw new Exception('decrypt failed');
    }
    $msg = $newsource;
    var_dump($msg);
}
function privateencrypt($msg) {
    //私钥加密
    var_dump($msg);
    $keys = getkeys();
    $private_key = $keys['private_key'];
    $public_key = $keys['public_key'];
    //公钥加密
    $encrypted = '';
    if (!openssl_private_encrypt($msg, $encrypted, $private_key)) {
        throw new Exception('encrypt failed');
    }
    $str = base64_encode($encrypted);
    var_dump($str);
    $str1 = base64_decode($str);
    if (!openssl_public_decrypt($str1, $newsource, $public_key)) {
        throw new Exception('decrypt failed');

    }
    $msg = $newsource;
    var_dump($msg);
}
function test2() {
    $msg = "123123";
    publicencrypt($msg);
    privateencrypt($msg);
}
test2();

测试结果

string(6) "123123"
string(344) "Hwc+xSpx5AwweysPWBbEnZy6IBqqawZ2S0jq1WZqUwOIaRynWvzU8z43ehQouoq1TaBi25O2XsRZCP0D063ZnNIq2w6Er6aUbhB5pYVihILbtMNitq4CTae5PPToQ5KJ9BaSeHrLJh413ORczYPnWZ1/RSKlRP3sRm9rngbxl2oinvOuBWd2u0FudNskSyWiProAG/XKyE6ZCPc1XOZqGz4BaBlXpwDy6hUpPKbjwSynRaYIxqEkXQoKaceiJdvtjpkOulbyiU+ycozxOx1y96wpkJf2x/zA9EvIydXt6icfN3TxNiu/y5PUKDch/6G2VUG9Zv3AiY67EL+yiYcYiA=="
string(6) "123123"
string(6) "123123"
string(344) "I5AgUaBCwiOBXbagJ99LIFr1+K7+zZ7tH3Kfk6BNQmZn8YkanTLZx/a603bUmiF9i0dMFTsxXR6blXEYR7a/iNkliKOVA3vW1ZpKgxLGLiiMKJjD36+bnJquUAwSeqVAWfEGGM4JSdE2x1h0AcZmaTri49GiZtOpH46DbsnoVsit6Q/nbP5mhk49nMiq/cxxDU1c8U9LvnC6B9/f1IGNXDhW0qdwlFU0jmObPJ5k/5eoYZx0u/WvPZ324KCBTyaERyaKgwMiK6J0eLdbnGtb1euVbZ5ECBkV6UF+RnVSeplRlcq0MBzBD+5GLbS5TChYSn28bdEUCyYYWUOiiuIVaw=="
string(6) "123123"

六 数字证书

function createcrs() {
    //创建证书
    $info = [
        "countryName" => "CN",
        "stateOrProvinceName" => "Hunan",
        "localityName" => "Tiantang",
        "organizationName" => "test",
        "organizationalUnitName" => "test",
        "commonName" => "test",
        "emailAddress" => "test@11.com",
    ];
    $serial = 1;
    $pemkey = openssl_pkey_new(array(
        "private_key_bits" => 2048,
        "private_key_type" => OPENSSL_KEYTYPE_RSA,
    ));
    $password = "qweqwe";
    $digest_alg = 'sha256';
    if (!in_array($digest_alg, openssl_get_md_methods())) {
        throw new Exception('digest_alg error');
    }
    $csr = openssl_csr_new($info, $pemkey, ['digest_alg' => 'sha256']);
    $x509 = openssl_csr_sign($csr, null, $pemkey, $days = 365, array('digest_alg' => 'sha256'), $serial);
    openssl_csr_export($csr, $csrout) and var_dump($csrout);
    openssl_x509_export($x509, $certout) and var_dump($certout);
    openssl_pkey_export($pemkey, $pkeyout, $password) and var_dump($pkeyout);
    $info1 = openssl_csr_get_subject($csr, false);
    var_dump($info1);
}
createcrs();

测试结果

string(1029) "-----BEGIN CERTIFICATE REQUEST-----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-----END CERTIFICATE REQUEST-----
"
string(1363) "-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIDwDCCAqigAwIBAgIBATANBgkqhkiG9w0BAQsFADB5MQswCQYDVQQGEwJDTjEO
MAwGA1UECAwFSHVuYW4xETAPBgNVBAcMCFRpYW50YW5nMQ0wCwYDVQQKDAR0ZXN0
MQ0wCwYDVQQLDAR0ZXN0MQ0wCwYDVQQDDAR0ZXN0MRowGAYJKoZIhvcNAQkBFgt0
ZXN0QDExLmNvbTAeFw0yNDAyMjEwNzEzMzVaFw0yNTAyMjAwNzEzMzVaMHkxCzAJ
BgNVBAYTAkNOMQ4wDAYDVQQIDAVIdW5hbjERMA8GA1UEBwwIVGlhbnRhbmcxDTAL
BgNVBAoMBHRlc3QxDTALBgNVBAsMBHRlc3QxDTALBgNVBAMMBHRlc3QxGjAYBgkq
hkiG9w0BCQEWC3Rlc3RAMTEuY29tMIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIB
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RFwbIA==
-----END CERTIFICATE-----
"
string(1854) "-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
MIIFHDBOBgkqhkiG9w0BBQ0wQTApBgkqhkiG9w0BBQwwHAQI9cd7sV9GpokCAggA
MAwGCCqGSIb3DQIJBQAwFAYIKoZIhvcNAwcECJeMRkekUuxiBIIEyJtmDYBd5PzM
6ZxMhfV4OAvJKSBGiwXSTUOTcmeh8DH9eoRiSuboxpwn34x0NKznNd+JO9cnTxdv
ClVcTmMiCMM9UBCcNjmjTtB1WPzDkCtnWWCp1vobnozSpWaNElnYV3OiRwIwJ879
6nroPcuXiCatXMOt6gTF3fZyLw7Ef+RN89clEMh51QHNjatAmXuAKLkB+hcDVgvx
VrJvr2Hn9+LBtqddROcK9GCfwYLajytaysxANG1bBhf1dhrDy70nZ8tMvY/lQQj+
PNYIi5aDPjr/JdRc9a5V0pt7Qxgo1GGvneMrdioUAtAbThCKWc26SlapnD/IaPDS
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NryCI13c5HobbYfdiB53xUlj2JLyCy+fwuXI64a80zjmaavoP+OlFvN7w92zO87g
lYuWtJtpbi0XQ5/aS5QsZQVoCxYTUUBr2W75NlmLiqeohjS9JOuJQFPX6Ofy2Xej
+XNjoytrlSm6Rk9Vy43uxmOWzU5IuxwIAezCJu86MtiL3Na9MdFJ9QiVXO/YFfaD
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-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
"
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将本地时间调快一年，看证书失效效果。

先生成文件。

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    $private_key = file_get_contents("priv.key");
    $csr_pem = file_get_contents("csr.pem");
    $sign_crt = file_get_contents("sign.crt");
    $info = openssl_csr_get_subject($csr_pem, false);
    var_dump($info);
    $parse = openssl_x509_parse($sign_crt, false);
    var_dump($parse);
    $validTo_time = $parse['validTo_time_t'];
    $time = time();
    if ($time > $validTo_time) {
        var_dump($validTo_time, $time);
        var_dump("证书已过期");
    }
    $pemkey = openssl_pkey_get_private($private_key);
    $detail = openssl_pkey_get_details($pemkey);
    $public_key = $detail['key'];
    var_dump($public_key);
}
getcrsinfo();

系统时间

# date
Wed Feb 21 16:06:12 GMT 2024
# date -s "2026-01-01 11:11:11"
Thu Jan  1 11:11:11 GMT 2026

测试结果

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    string(59) "C4:B7:B8:66:02:BE:D3:7E:F9:95:A7:AB:CE:28:D5:99:C1:5D:35:DB"
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    string(7) "CA:TRUE"
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int(1767266028)
string(15) "证书已过期"
string(451) "-----BEGIN PUBLIC KEY-----
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H3l/1pq+2AOugHcbffsjqm6yfqbg5hycN8bEUFqDobM90cDzJURKpIfFqEcObKFO
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KnPlf29W8Rh/o1yPMQ6FZXpmPuISm6MxduZRLfChmYdMuvRwrvQukMNEMNOzvnjB
hQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
"

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