OpenSSL之API編程 - C/C++實現AES、DES、3DES、SM4對稱加密算法

文章介紹

  • 本文章介紹了OpenSSL計算對稱加解密算法(AES、DES、3DES、SM4等)的相關接口，并使用C語言實現了AES和SM4加解密。

對稱加解密算法

  • 對稱加密與非對稱加密算法

OpenSSL介紹

  • openssl是一個功能豐富且自包含的開源安全工具箱。它提供的主要功能有：SSL協議實現、對稱/非對稱加密算法、大數運算、非對稱算法密鑰生成、ASN.1編解碼庫、證書請求(PKCS10)編解碼、數字證書編解碼、CRL編解碼、OCSP協議、數字證書驗證、PKCS7標準實現和PKCS12個人數字證書格式實現等功能。
  • openssl采用C語言作為開發語言，這使得它具有優秀的跨平臺性能。openssl支持Linux、UNIX、windows、Mac等平臺。
  • github源碼地址
  • openssl_1.1.1u工程: 不知道如何集成Openssl工程的話, 可以下載我集成好的測試工程使用。

相關API

  • EVP_CIPHER_CTX_new

    •   /**  @brief  創建加解密算法上下文*  @return 成功: 返回一個指向新分配的 EVP_CIPHER_CTX 結構體的指針*          失敗: 返回NULL*/EVP_CIPHER_CTX *EVP_CIPHER_CTX_new();

  • EVP_EncryptInit_ex

    •   /**  @brief  初始化一個加密上下文*  @param  [IN]  ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [IN]  cipher  加密算法類型, 常用的有以下幾種*                           AES算法*                               EVP_aes_128_ecb() *                               EVP_aes_256_ecb() *                               EVP_aes_128_cbc() *                               EVP_aes_256_cbc()*                           *                           DES算法*                               EVP_des_ecb()*                               EVP_des_cbc()**                           3DES算法*                               EVP_des_ede3_ecb()*                               EVP_des_ede3_cbc() **                           SM4算法*                               EVP_sm4_ecb() *                               EVP_sm4_cbc()       *  @param  [IN]  impl  用于指定一個特定的加密引擎實現, 通常設置為NULL*  @param  [IN]  key   加密密鑰*                           AES算法 - AES算法支持16個字節、24個字節以及32個字節的密鑰長度。*                                   - 根據選擇的不同加密算法傳入不同的密鑰長度*                           DES算法  - 長度8個字節*                           3DES算法 - 長度為24個字節*                           SM4算法  - 長度為16個字節*  @param  [IN]  iv    初始化向量, ecb模式不需要指定，可傳入NULL*                           AES算法  - 長度為16個字節*                           DES算法  - 長度8個字節*                           3DES算法 - 長度為8個字節*                           SM4算法  - 長度為16個字節*  @return 成功返回1*/int EVP_EncryptInit_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *cipher, ENGINE *impl,const unsigned char *key, const unsigned char *iv);

  • EVP_EncryptUpdate

    •   /**  @brief  分塊加密*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [OUT]  out   加密后的數據*  @param  [OUT]  outl  加密后的數據長度*  @param  [IN]   in    原始數據*  @param  [IN]   inl   原始數據長度*  @return 成功返回1         */int EVP_EncryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl, const unsigned char *in, int inl);

  • EVP_EncryptFinal_ex

    •   /**  @brief  完成加密過程的最后階段*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [OUT]  out   加密后的數據*  @param  [OUT]  outl  加密后的數據長度*  @return 成功返回1         */int EVP_EncryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);

  • EVP_DecryptInit_ex

    •       /**  @brief  初始化一個解密上下文。參數詳細說明參考 EVP_EncryptInit_ex 接口*  @param  [IN]  ctx     EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [IN]  cipher  解密算法類型      *  @param  [IN]  impl    用于指定一個特定的解密引擎實現, 通常設置為NULL*  @param  [IN]  key     解密密鑰*  @param  [IN]  iv      初始化向量, ecb模式不需要指定，可傳入NULL*  @return 成功返回1*/int EVP_DecryptInit_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *cipher, ENGINE *impl,const unsigned char *key, const unsigned char *iv);

  • EVP_DecryptUpdate

    •   /**  @brief  分塊解密*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [OUT]  out   解后的數據*  @param  [OUT]  outl  解密后的數據長度*  @param  [IN]   in    需要解密的密文數據*  @param  [IN]   inl   需要解密的密文數據長度*  @return 成功返回1         */int EVP_DecryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl, const unsigned char *in, int inl);

  • EVP_DecryptFinal_ex

    •   /**  @brief  完成解密過程的最后階段*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*  @param  [OUT]  out   解密后的數據*  @param  [OUT]  outl  解密后的數據長度*  @return 成功返回1         */int EVP_DecryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *outm, int *outl);

  • EVP_CIPHER_CTX_free

    •   /**  @brief  釋放加解密算法上下文*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口創建的上下文*/void EVP_CIPHER_CTX_free(EVP_CIPHER_CTX *ctx)

代碼示例

  • AES、DES、3DES、SM4加解密使用的是同一套API，這里只演示了AES和SM4加解密，其它算法參考API接口自己實現即可。

AES加解密

  •   #include <openssl/evp.h>#include <stdio.h>#include <string.h>int main(){EVP_CIPHER_CTX* ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();if (ctx == NULL){printf("EVP_CIPHER_CTX_new failed.\n");return -1;}//加密算法初始化char* key = "1234567812345678";char* ivec = "abcdefghabcdefgh";	if(EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_cbc(), NULL, (const unsigned char*)key, (const unsigned char*)ivec) != 1){printf("EVP_EncryptInit_ex failed.\n");return -1;}	int encDataLen = 0;int encDataLenTemp = 0;//加密操作char* srcData = "hello world";unsigned char encData[1024] = { 0 };if(EVP_EncryptUpdate(ctx, encData, &encDataLen, (const unsigned char*)srcData, strlen((char*)srcData)) != 1){printf("EVP_EncryptUpdate failed.\n");return -1;}//結束加密操作if(EVP_EncryptFinal_ex(ctx, encData + encDataLen, &encDataLenTemp) != 1){printf("EVP_EncryptFinal_ex failed.\n");return -1;}encDataLen += encDataLenTemp;// 16進制格式打印加密數據for(int i = 0; i < encDataLen; i++){printf("%.02x", encData[i]);}printf("\n");// 解密算法初始化if(EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_cbc(), NULL, (const unsigned char*)key, (const unsigned char*)ivec) != 1){printf("EVP_DecryptInit_ex failed.\n");return -1;}int outlen = 0;unsigned char decData[1024] = { 0 };int decDataLen = 0;int decDataLenTemp = 0;//解密操作if(EVP_DecryptUpdate(ctx, decData, &decDataLen, encData, encDataLen) != 1){printf("EVP_DecryptUpdate failed.\n");return -1;}//結束解密操作if(EVP_DecryptFinal_ex(ctx, decData + decDataLen, &decDataLenTemp) != 1){printf("EVP_DecryptFinal_ex failed.\n");return -1;}decDataLen += decDataLenTemp;decData[decDataLen] = '\0';printf("decData = %s\n", decData);EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);	return 0;}

SM4加解密

  •   #include <openssl/evp.h>#include <stdio.h>#include <string.h>int main(){EVP_CIPHER_CTX* ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();if (ctx == NULL){printf("EVP_CIPHER_CTX_new failed.\n");return -1;}//加密算法初始化char* key = "1234567812345678";char* ivec = "abcdefghabcdefgh";	if(EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_sm4_cbc(), NULL, (const unsigned char*)key, (const unsigned char*)ivec) != 1){printf("EVP_EncryptInit_ex failed.\n");return -1;}	int encDataLen = 0;int encDataLenTemp = 0;//加密操作char* srcData = "hello world";unsigned char encData[1024] = { 0 };if(EVP_EncryptUpdate(ctx, encData, &encDataLen, (const unsigned char*)srcData, strlen((char*)srcData)) != 1){printf("EVP_EncryptUpdate failed.\n");return -1;}//結束加密操作if(EVP_EncryptFinal_ex(ctx, encData + encDataLen, &encDataLenTemp) != 1){printf("EVP_EncryptFinal_ex failed.\n");return -1;}encDataLen += encDataLenTemp;// 16進制格式打印加密數據for(int i = 0; i < encDataLen; i++){printf("%.02x", encData[i]);}printf("\n");// 解密算法初始化if(EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_sm4_cbc(), NULL, (const unsigned char*)key, (const unsigned char*)ivec) != 1){printf("EVP_DecryptInit_ex failed.\n");return -1;}int outlen = 0;unsigned char decData[1024] = { 0 };int decDataLen = 0;int decDataLenTemp = 0;//解密操作if(EVP_DecryptUpdate(ctx, decData, &decDataLen, encData, encDataLen) != 1){printf("EVP_DecryptUpdate failed.\n");return -1;}//結束解密操作if(EVP_DecryptFinal_ex(ctx, decData + decDataLen, &decDataLenTemp) != 1){printf("EVP_DecryptFinal_ex failed.\n");return -1;}decDataLen += decDataLenTemp;decData[decDataLen] = '\0';printf("decData = %s\n", decData);EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);	return 0;}

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