C++ 實作 RSA 非對稱加解密：遊戲網絡通訊的關鍵步驟

前言：為什麼需要 RSA 加密？

在開發類似《部落衝突·皇室戰爭》的即時對戰遊戲 Demo 時，網絡模塊是核心基礎設施之一。客戶端使用 Unity (C#)，服務端採用 C++。為了確保通訊安全，協議設計採用兩階段加密：首先客戶端以 RSA 非對稱加密請求服務端，獲取 RC4 對稱加密密鑰；雙方隨後使用 RC4 進行高效通訊。本文聚焦於服務端（Linux/C++）如何利用 OpenSSL 庫實現 RSA 加解密邏輯。

RSA 非對稱加密原理速覽

RSA 是非對稱加密算法，擁有公鑰與私鑰。公鑰加密的數據只能由對應私鑰解密，反之亦然。這特性完美契合「密鑰交換」場景：客戶端用服務端公鑰加密隨機生成的 RC4 密鑰發送，服務端用私鑰解密得到對稱密鑰，後續通訊改用高速的 RC4。

OpenSSL 實戰：生成密鑰對

在 Linux 環境下，使用 OpenSSL 指令即可生成 2048 位元的 RSA 密鑰對：

# 生成私鑰（含公鑰資訊）
openssl genrsa -out private.pem 2048

# 從私鑰導出公鑰
openssl rsa -in private.pem -outform PEM -pubout -out public.pem

• private.pem：PKCS#1 格式私鑰，服務端妥善保管，用於解密。
• public.pem：PKCS#1 格式公鑰，分發給客戶端，用於加密。

核心 API：公鑰加密與私鑰解密

OpenSSL 提供 RSA_public_encrypt 與 RSA_private_decrypt 兩個核心函數。典型流程如下：

1. 讀取 PEM 格式公鑰/私鑰至 RSA* 結構體（PEM_read_RSA_PUBKEY / PEM_read_RSAPrivateKey）。
2. 呼叫 RSA_public_encrypt(data_len, from, to, rsa, RSA_PKCS1_PADDING) 加密，輸出長度固定為密鑰位元數/8（2048-bit 為 256 字節）。
3. 服務端收到密文後，呼叫 RSA_private_decrypt 還原明文。

編譯時需鏈接 -lcrypto 庫。測試程式輸出確認加密長度 256 字節，解密後完美還原「Hello this is tab_space」。

工程落地注意事項

• 填充模式：必須雙端一致，推薦 RSA_PKCS1_PADDING 或更安全的 RSA_PKCS1_OAEP_PADDING。
• 數據長度限制：RSA 直接加密明文長度不能超過 密鑰位元數/8 - 11（PKCS#1 v1.5）。實務上僅用於加密對稱密鑰（如 16/32 字節 RC4/AES Key）。
• 錯誤處理：檢查返回值，善用 ERR_get_error() 獲取 OpenSSL 錯誤碼。
• 資源釋放：用完 RSA_free() 釋放結構體，防止記憶體洩漏。

總結與後續規劃

本文詳述服務端 C++ 利用 OpenSSL 完成 RSA 密鑰交換的完整流程。下一篇將切換視角，講解 Unity (C#) 客戶端如何實現對應的 RSA 加密請求，打通端到端加密鏈路。