A. 测试那些事儿（十三）- 签名和验签、公钥和私钥、加密和解密
在做接口测试时，大家一定都遇到过需要提供签名的场景。这时，我们就会被各种名词比如 签名和验签、公钥和私钥、加密和解密 冲击。所以，了解一下它们很有必要，可以帮助我们知道为什么要这么做，而不是简单的去当一个验证执行者。甚至，在你了解了它们之后，你也可以在接口的安全性测试上更进一步。
数字签名其实就是一个别人无法仿造，能够证明申请者真实性的一段字符串。 我们在真实生活中，最常用的签名应该就是手签我们的姓名了。
所以，在接口请求时，很多接口也不是你来一个请求我就给你返回你要的数据，而是要验证你的签名，进而证明你的身份后才能做出后续动作。在此过程中，接口调用者需要进行的工作就叫做 签名 ，而被调用者需要进行的工作就叫做 验签 。
公钥 ：由接口被调用方提供，RSA 密钥体系中对外公开的部分，通常用于数据加密、验证数字签名。
私钥 ：由接口被调用方提供，RSA 密钥体系中非公开的部分，需由接口调用方严密保存，通常用于数据解密、数据签名。
这个就很好理解了，传递数据时为了保证数据的安全性，不进行明文传递，而是通过某种算法对敏感数据进行 加密 ，传递后再由接收方使用对应算法进行 解密 来获取明文信息。
将上面的定义总结为图，会更加的清晰：
之所以用发送方的私钥加签，是因为，即便信息被黑客拦截，黑客修改了信息，但是加签需要用发送方的私钥，黑客没有发送方的私钥，所以也无法生成正确的签名，接收方验签就不用通过。
反之如果用接收方的公钥加签，如果信息被黑客拦截，黑客修改了信息，因为接收方的公钥是公开的，黑客就可以重新生成新的签名，替换原有的签名，发送出去，接收方接收到信息，拿自己的公钥校验是通过的，所以接收方无法辨别信息是真正的发送方还是黑客发送过来的，这样的加签不能辨别信息是否被篡改过。
之所以用接收方的公钥加密，是因为，如果信息被黑客拦截，需要用接收方的私钥来解密，黑客无法获取接收方的私钥，即便拦截了信息（情报），黑客也无法看到明文，只能看天书?了。
反之，如果用发送方的私钥加密，如果信息被黑客拦截，因为发送方的公钥是公开的，黑客就可以用发送方的公钥解密密文获得明文，这样的加密所有的人都可以看到明文，不能保证信息的隐私。
了解了以上这些知识，在测试过程中就可以更加深入的了解签名的目的，进而可以更深入的了解签名的实现等。签名的实现有很多种，这个要根据每个团队选择哪种具体分析，但作为测试，基本上我们都是可以按照约定的规则来生成的，这也帮助我们扩展了接口测试覆盖的广度（如接口用例覆盖度、过期时间等隐藏功能），是非常有意义的。
https://blog.csdn.net/liyanlei5858/article/details/84664308
B. 四、公钥和私钥，加密和数字签名
本文涉及到支付宝SDK的内容，均摘自支付宝开放平台。
因为支付宝SDK使用RSA来加密和生成数字签名，所以本文中涉及到的概念也都是针对于RSA的。
一对儿密钥生成后，会有公钥和私钥之分，我们需要把私钥保存下来，而把公钥发布出去。一对儿公钥和私钥，不能由其中一个导出另一个。
比如使用支付宝SDK的时候，我们商户端会生成一对儿密钥A和B，A是私钥，B是公钥，支付宝也会生成一对儿密钥C和D，C是私钥，D是公钥。我们商户端需要把商户端私钥A保存下来，而把商户端公钥B发布出去给支付宝，支付宝需要把支付宝私钥C保存下来，而把支付宝公钥D发布出去给我们商户端。
加密是指我们使用一对儿密钥中的一个来对数据加密，而使用另一个来对数据解密的技术，需要注意的是公钥和私钥都可以用来加密，也都可以用来解密 ，并不是规定死了只能用公钥加密私钥解密，但是加解密必须是一对儿密钥之间的互相加解密，否则不能成功。
加密的目的是为了保证数据的不可读性，防止数据在传输过程中被截获。
知道了加密这个概念，我们先看一下支付宝的加密过程，再引出数字签名这个概念。接着第1小节的例子，当我们商户端和支付宝互相发布了公钥之后，我们商户端手里就有 商户端私钥 和 支付宝公钥 两个密钥，支付宝手里也有 商户端公钥 和 支付宝私钥 两个密钥。现在假设我们商户端要给支付宝传输订单信息，那么为了保证传输订单信息时数据的安全性，结合我们商户端手里所拥有的密钥，可以有两套加密方案
貌似这两套加密方案都能达到对订单信息加密的效果，而且如果采用方案二，我们商户端甚至只需要存储支付宝公钥这一个密钥，都不用去申请一对儿商户端的公私钥来维护，支付宝也不用保存我们一堆商户那么多的商户端公钥了，这不是更简单吗，那为什么支付宝开放平台让我们采用的是方案一而不是方案二呢？下面来回答一下。
支付宝开放平台说明：当我们采用RSA（1024位密钥）来加密的时候，支付宝分配给所有商户的支付宝公钥都是一样的，即支付宝针对那么多的商户只负责维护一对儿支付宝公私钥，这就意味着支付宝公钥随便什么人拿到后都是一样的；而当我们采用RSA2（2048位密钥）来加密的时候，支付宝会分配给每个商户单独的一个支付宝公钥，即支付宝为每一个的商户单独的维护一对独立的支付宝公私钥，当然一个商户下的多个App的支付宝公钥是一样的。RSA是早就支持的，RSA2是最近才支持的。
知道了上面这段话，现在假设我们采用的是方案二，并且采用RSA加密（很多老业务并没有使用RSA2加密），业务逻辑将会是下面这样。
这就出问题了， RSA加密下，支付宝公钥是公开发布的，而且所有的商户用的都是同一个支付宝公钥（上面声明了RSA2加密下，支付宝才针对每个商户维护了一对儿公私钥），攻击者很容易就能获取到，而 notify_url 也很容易被截获，那攻击者拿到这两个东西就可以做和商户一样的操作来发起支付请求，这样就会一直给小明充钱了。
所以 支付宝就需要确认支付请求确实是商户发给他们的，而不是攻击者发给他们的。 这就用到了 数字签名 ，我们会通过方案一的实现流程来引出数字签名的具体概念。如果我们采用的是方案一，我们商户端保存的就是商户端私钥和支付宝公钥，而支付宝保存的就是需要存着商户端公钥和支付宝私钥的，业务逻辑将会是下面这样。
这样就可以保证交易的安全性了，我们也可以看出使用支付宝SDK保证交易的安全性注重的其实不是订单信息是否加密，而是如何确保商户端和支付宝能够互相确认身份，订单信息是明文的，但是后面拼接了数字签名。
数字签名其实就是明文数据加密之后得到的一个密文，只不过它是用私钥加密生成的而已，我们一般会把数字签名拼接在明文数据后面一起传递给接收方，接收方收到后用公钥解密数字签名，从而验证发送方的身份、以及明文数据是否被篡改。数字签名的生成过程其实就是一个加密过程，数字签名的验签过程就是一个解密过程。
数字签名的目的有两个：一、发送方和接收方互相验证身份；二、验证数据是否被篡改。
从上面第一部分我们知道为了确保商户和支付宝交易的安全性，约定采用的是给订单信息加数字签名传输的方式。支付宝也为我们提供了 一键生成RSA密钥的工具 ，可以帮助我们很快的生成一对商户端公私钥。以下会对支付宝SDK的支付流程做个大概的解释，并点出实际开发中我们使用支付宝SDK时应该注意的地方。
由我们商户端自己生成的RSA私钥（必须与商户端公钥是一对），生成后要保存在服务端，绝对不能保存在客户端，也绝对不能从服务端传输给客户端。
用来对订单信息加签，加签过程一定要在服务端完成，绝对不能在客户端做加，客户端只负责用加签后的订单信息调起支付宝来支付。
由我们商户端自己生成的RSA公钥（必须与商户端私钥是一对），生成后需要填写在支付宝开放平台。
用来给支付宝服务端验签经过我们加签后的订单信息，以确保订单信息确实是我们商户端发给支付宝的，并且确保订单信息在传输过程中未被篡改。
这个和我们就没关系了，支付宝私钥是他们自己生成的，也是他们自己保存的。
用来对支付结果进行加签。
支付宝公钥和支付宝私钥是一对，也是支付宝生成的，当我们把商户端公钥填写在支付宝开放平台后，平台就会给我们生成一个支付宝公钥，我们可以复制下来保存在服务端，同样不要保存在客户端，并且不要传输给客户端。
用来让服务端对支付宝服务端返给我们的同步或异步支付结果进行验签，以确保支付结果确实是由支付宝服务端返给我们服务端的，而且没有被篡改，对支付结果的验签工作也一定要在服务端完成。
上面已经说过了： 订单信息的加签和支付结果的验签是一定要在服务端做的，绝对不能在客户端做。
下面是在客户端对订单信息加签的过程，仅仅是为了模拟服务端来表明订单信息是如何通过加签最终转变为orderString的， 千万不要觉得订单信息的加签过程也可以放在客户端完成 。
假设我们服务端收到了来自支付宝服务端的支付结果，即： 支付结果+数字签名 。
那么我们服务端就会对支付结果进行验签，怎么个验法呢？
C. RSA公私钥和签名、验签过程
RSA又叫非对称加密算法，这类加密算法有2个秘钥，你可以选择一个作为私钥（自己保存，重要），另一个作为公钥（对外公开，谁都可以知道）。其中用私钥加密的内容只能用对应的公钥解密，同理用公钥加密的内容也只能用对应的私钥解密。
假设A生成了一对秘钥，私钥自己保存，公钥对外公开，且B获得了A的公钥。在A和B通信的过程中：
A向B发送信息：A用自己的私钥加密，B可以用其公钥解密；
B向A发送信息：B用（A给的）公钥加密数据，A可以用自己的私钥解密；
这样就保证了数据的安全传输；但是这中间存在问题，如果B向A发送数据的过程中被C拦截了，且C也获得了A的公钥，这样C就可以用公钥重新加密一份数据发送给A，这样就篡改了B发送给A的数据。为了辨别这种情况，就要说到数字签名的作用了。
因为在数据传输过程中有可能被篡改，因此我们要使用数字签名技术来校验发送方的身份，并且事后发送方无法抵赖。这里还以A和B为例，来看下数字签名的主要过程：
数字签名是什么？
D. 公钥与私钥用于加解密和签名
公钥：公开持有，每个人都可以获得。
私钥：个人持有，需要保密不能泄露。
公钥加密，私钥解密
信息从公钥持有者中的某一个向私钥持有者发送。
加解密是为了让通信的第三方无法获取消息内容。
私钥签名，公钥验签
信息从私钥持有者向公钥持有者中的某一个发送。
签名是为了证明消息发送者的身份合法，即是“我”本人而不是其他人冒充我发送的消息。（但这个消息可能是公开的，如果希望加密发送，则需要另外一对儿公钥和私钥反方向持有，完成加解密过程）
私钥和公钥是一对，谁都可以加解密，只是谁加密谁解密是看情景来用的：
第一种情景是签名,使用私钥加密,公钥解密,用于让所有公钥所有者验证私钥所有者的身份并且用来防止私钥所有者发布的内容被篡改.但是不用来保证内容不被他人获得。
第二种情景是加密,用公钥加密,私钥解密,用于向公钥所有者发布信息,这个信息可能被他人篡改,但是无法被他人获得。
比如加密情景：
如果甲想给乙发一个安全的保密的数据,那么应该甲乙各自有一个私钥,甲先用乙的公钥加密这段数据,再用自己的私钥加密这段加密后的数据.最后再发给乙,这样确保了内容即不会被读取,也不会被篡改。
英文版： http://www.youdzone.com/signature.html
中文版： http://www.blogjava.net/yxhxj2006/archive/2012/10/15/389547.html
https://www.hu.com/question/25912483
E. 关于RSA中公钥和私钥的具体使用情况区分
公钥和私钥在一些银行系统、第三方支付系统SDK中经常会遇到，刚接触公钥私钥的朋友们估计很难区分两者的区别。
RSA公钥和私钥是什么？
首先来说，RSA是一种非对称加密算法，它是由三位数学家（Rivest、Shamir、Adleman）设计出来的。非对称加密是相对于对称加密而言的。对称加密算法是指加密解密使用的是同一个秘钥，而非对称加密是由两个密钥（公钥、私钥）来进行加密解密的，由此可见非对称加密安全性更高。
公钥顾名思义就是公开的密钥会发放给多个持有人，而私钥是私有密码往往只有一个持有人。
公私钥特性
公钥和私钥都可用于加密和解密
公钥和私钥都可以用于加解密操作，用公钥加密的数据只能由对应的私钥解密，反之亦然。虽说两者都可用于加密，但是不同场景使用不同的密钥来加密，规则如下：
1、私钥用于签名、公钥用于验签
签名和加密作用不同，签名并不是为了保密，而是为了保证这个签名是由特定的某个人签名的，而不是被其它人伪造的签名，所以私钥的私有性就适合用在签名用途上。
私钥签名后，只能由对应的公钥解密，公钥又是公开的（很多人可持有），所以这些人拿着公钥来解密，解密成功后就能判断出是持有私钥的人做的签名，验证了身份合法性。
2、公钥用于加密、私钥用于解密，这才能起到加密作用
因为公钥是公开的，很多人可以持有公钥。若用私钥加密，那所有持有公钥的人都可以进行解密，这是不安全的！
若用公钥加密，那只能由私钥解密，而私钥是私有不公开的，只能由特定的私钥持有人解密，保证的数据的安全性。
F. 区块链中的私钥和公钥
公开密钥（public key，简称公钥）、私有密钥（private key，简称私钥）是密码学里非对称加密算法的内容。顾名思义，公钥是可以公开的，而私钥则要进行安全保管。
私钥是由随机种子生成的，公钥是将私钥通过算法推导出来。 由于公钥太长，为了简便实用，就出现了“地址”，地址是公钥推导出来的。这些推导过程是单向不可逆的。也就是地址不能推出公钥，公钥不能推出私钥。
从中我们可以看出，公钥与私钥是成对存在的。它们的用处用16个字来概括： 公钥加密，私钥解密；私钥签名，公钥验签。
公钥加密，私钥解密。也就是用公钥加密原数据，只有对应的私钥才能解开原数据。这样能使得原数据在网络中传播不被窃取，保护隐私。
私钥签名，公钥验签。用私钥对原数据进行签名，只有对应的公钥才能验证签名串与原数据是匹配的。
可以用锁头，钥匙来比喻公钥，私钥。锁头用来锁定某物品，钥匙来解锁该物品。钥匙所有者是物品的所有者。事实上就是这样，公私钥对奠定了区块链的账户体系及资产（Token等）的所有权，区块链的资产是锁定在公钥上的，私钥是用来解锁该资产然后使用。比如说我要转让资产给你，就是我用我的私钥签名了一笔我转让资产给你的交易（含资产，数量等等）提交到区块链网络里，节点会验证该签名，正确则从我的公钥上解锁资产锁定到你的公钥上。
我们看到了私钥的作用了吧，跟中心化记账系统（支付宝、微信支付等）的密码一样重要，拥有私钥就拥有了资产所有权，所以我们千万要保管好私钥，不能泄露。
G. 关于验签
1.hash计算
是把任意长度的输入通过散列算法变成固定长度的输出，该输出就是散列值。简略讲就是把任意长度压缩到固定长度的摘要函数。
2.公钥和私钥
（1）私钥
私钥加密又称对称加密，即信息的加密方和解密方用同一个秘钥去加密和解密数据。优点是加/解密速度快，适合对大量数据进行加解密。缺点是不易管理。
单秘钥加密法，是指用同一个秘钥进行加解密，也称对称加密和秘钥加密。由于加密和解密方都用同一种加密方式，所以这种方式本身就不安全。
（2）公钥
非对称加密，这种加密方式需要两个秘钥：一个公钥一个私钥，公钥和私钥是成对的。用某个私钥进行加密，需要对应的公钥解密；对用某个公钥加密，需要对应私钥才能解开。
非对称加密的方法保密性好，但是加密和解密花费时间长、速度慢。
3.验签
对于接收到的报文，本地进行一次签名过程，对比本地签名产生的签名和接收的签名值，若相同则验签成功。
4.数字信封加密
针对敏感信息，使用随机生成的私钥进行对称加密。同时，为了保证堆成秘钥的安全性，使用公钥证书，对对称私钥进行非对称加密，得到数字信封。
5.数字信封解密
针对接收到的数字信封，进行数字信封加密的逆向操作，得到敏感信息明文，即为数字信封解密。
6.数字证书
网络通讯中标志各通讯各方身份的一系列数据，类似于现实生活中的身份证。它是由一个权威机构发行的，人们可以在互联网上用它识别对方的身份，证书格式遵循ITUTX.509国际标准。
H. RSA加密/解密和签名/验签过程理解
加密是为了防止信息被泄露
签名是为了防止信息被篡改
第一个场景：战场上，B要给A传递一条消息，内容为某一指令。
RSA的加密过程如下：
（1）A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取。
（2）A传递自己的公钥给B，B用A的公钥对消息进行加密。
（3）A接收到B加密的消息，利用A自己的私钥对消息进行解密。
在这个过程中，只有2次传递过程，第一次是A传递公钥给B，第二次是B传递加密消息给A，即使都被敌方截获，也没有危险性，因为只有A的私钥才能对消息进行解密，防止了消息内容的泄露。
第二个场景：A收到B发的消息后，需要进行回复“收到”。
RSA签名的过程如下：
（1）A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取。
（2）A给B发送消息,A先计算出消息的消息摘要,然后使用自己的私钥加密消息摘要,被加密的消息摘要就是签名.并将签名和消息本身(签名原文)一起传递给B.(A用自己的私钥给消息摘要加密成为签名)
（3）B收到消息后,也会使用和A相同的方法提取消息摘要,然后用A的公钥解密签名,并与自己计算出来的消息摘要进行比较-->如果相同则说明消息是A发送给B的,同时,A也无法否认自己发送消息给B的事实.(B使用A的公钥解密签名文件的过程,叫做"验签")
在这个过程中，只有2次传递过程，第一次是A传递加签的消息和消息本身给B，第二次是B获取A的公钥，即使都被敌方截获，也没有危险性，因为只有A的私钥才能对消息进行签名，即使知道了消息内容，也无法伪造带签名的回复给B，防止了消息内容的篡改。
但是，综合两个场景你会发现，第一个场景虽然被截获的消息没有泄露，但是可以利用截获的公钥，将假指令进行加密，然后传递给A。第二个场景虽然截获的消息不能被篡改，但是消息的内容可以利用公钥验签来获得，并不能防止泄露。所以在实际应用中，要根据情况使用，也可以同时使用加密和签名，比如A和B都有一套自己的公钥和私钥，当A要给B发送消息时，先用B的公钥对消息加密，再对加密的消息使用A的私钥加签名，达到既不泄露也不被篡改，更能保证消息的安全性。
总结：公钥加密、私钥解密、私钥签名、公钥验签。
I. rsa和rsa的区别
首先来说,RSA是一种非对称加密算法,它是由三位数学家(Rivest、Shamir、Adleman)设计出来的。非对称加密是相对于对称加密而言的。对称加密算法是指加密解密使用的是同一个秘钥,而非对称加密是由两个密钥(公钥、私钥)来进行加密解密的,由此可见非对称加密安全性更高。 公钥顾名思义就是公开的密钥会发放给多个持有人,而私钥是私有密码往往只有一个持有人。 公私钥特性 公钥与私钥是成对出现的; 私钥文件中包含了公钥数据,所以可以基于私钥导出公钥; 密钥越长,越难破解,所以2048位密钥比1024位密钥要更安全; 公钥和私钥都是密钥,被公开的那个就是公钥,没有被公开的那个就是私钥。 公钥和私钥都可用于加密和解密 公钥和私钥都可以用于加解密操作,用公钥加密的数据只能由对应的私钥解密,反之亦然。虽说两者都可用于加密,但是不同场景使用不同的密钥来加密,规则如下: 1、私钥用于签名、公钥用于验签 签名和加密作用不同,签名并不是为了保密,而是为了保证这个签名是由特定的某个人签名的,而不是被其它人伪造的签名,所以私钥的私有性就适合用在签名用途上。 私钥签名后,只能由对应的公钥解密,公钥又是公开的(很多人可持有),所以这些人拿着公钥来解密,解密成功后就能判断出是持有私钥的人做的签名,验证了身份合法性。 2、公钥用于加密、私钥用于解密,这才能起到加密作用 因为公钥是公开的,很多人可以持有公钥。若用私钥加密,那所有持有公钥的人都可以进行解密,这是不安全的! 若用公钥加密,那只能由私钥解密,而私钥是私有不公开的,只能由特定的私钥持有人解密,保证的数据的安全性。 RSA算法可以总结为四句话:公钥加密、私钥解密、私钥签名、公钥验签。加密是防止信息泄露,而签名是为了防止信息被篡改。
J. RSA加密、解密、签名、验签的原理及方法
RSA加密是一种非对称加密。可以在不直接传递密钥的情况下，完成解密。这能够确保信息的安全性，避免了直接传递密钥所造成的被破解的风险。是由一对密钥来进行加解密的过程，分别称为公钥和私钥。两者之间有数学相关，该加密算法的原理就是对一极大整数做因数分解的困难性来保证安全性。通常个人保存私钥，公钥是公开的（可能同时多人持有）。
加密和签名都是为了安全性考虑，但略有不同。常有人问加密和签名是用私钥还是公钥？其实都是对加密和签名的作用有所混淆。简单的说，加密是为了防止信息被泄露，而签名是为了防止信息被篡改。这里举2个例子说明。
RSA的加密过程如下：
RSA签名的过程如下：
总结：公钥加密、私钥解密、私钥签名、公钥验签。
RSA加密对明文的长度有所限制，规定需加密的明文最大长度=密钥长度-11（单位是字节，即byte），所以在加密和解密的过程中需要分块进行。而密钥默认是1024位，即1024位/8位-11=128-11=117字节。所以默认加密前的明文最大长度117字节，解密密文最大长度为128字。那么为啥两者相差11字节呢？是因为RSA加密使用到了填充模式（padding），即内容不足117字节时会自动填满，用到填充模式自然会占用一定的字节，而且这部分字节也是参与加密的。