OpenSSL之API编程 - C/C++实现AES、DES、3DES、SM4对称加密算法

文章介绍

  • 本文章介绍了OpenSSL计算对称加解密算法(AES、DES、3DES、SM4等)的相关接口，并使用C语言实现了AES和SM4加解密。

对称加解密算法

  • 对称加密与非对称加密算法

OpenSSL介绍

  • openssl是一个功能丰富且自包含的开源安全工具箱。它提供的主要功能有：SSL协议实现、对称/非对称加密算法、大数运算、非对称算法密钥生成、ASN.1编解码库、证书请求(PKCS10)编解码、数字证书编解码、CRL编解码、OCSP协议、数字证书验证、PKCS7标准实现和PKCS12个人数字证书格式实现等功能。
  • openssl采用C语言作为开发语言，这使得它具有优秀的跨平台性能。openssl支持Linux、UNIX、windows、Mac等平台。
  • github源码地址
  • openssl_1.1.1u工程: 不知道如何集成Openssl工程的话, 可以下载我集成好的测试工程使用。

相关API

  • EVP_CIPHER_CTX_new

    •   /**  @brief  创建加解密算法上下文*  @return 成功: 返回一个指向新分配的 EVP_CIPHER_CTX 结构体的指针*          失败: 返回NULL*/EVP_CIPHER_CTX *EVP_CIPHER_CTX_new();

  • EVP_EncryptInit_ex

    •   /**  @brief  初始化一个加密上下文*  @param  [IN]  ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [IN]  cipher  加密算法类型, 常用的有以下几种*                           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  用于指定一个特定的加密引擎实现, 通常设置为NULL*  @param  [IN]  key   加密密钥*                           AES算法 - AES算法支持16个字节、24个字节以及32个字节的密钥长度。*                                   - 根据选择的不同加密算法传入不同的密钥长度*                           DES算法  - 长度8个字节*                           3DES算法 - 长度为24个字节*                           SM4算法  - 长度为16个字节*  @param  [IN]  iv    初始化向量, ecb模式不需要指定，可传入NULL*                           AES算法  - 长度为16个字节*                           DES算法  - 长度8个字节*                           3DES算法 - 长度为8个字节*                           SM4算法  - 长度为16个字节*  @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  分块加密*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [OUT]  out   加密后的数据*  @param  [OUT]  outl  加密后的数据长度*  @param  [IN]   in    原始数据*  @param  [IN]   inl   原始数据长度*  @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  完成加密过程的最后阶段*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [OUT]  out   加密后的数据*  @param  [OUT]  outl  加密后的数据长度*  @return 成功返回1         */int EVP_EncryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);

  • EVP_DecryptInit_ex

    •       /**  @brief  初始化一个解密上下文。参数详细说明参考 EVP_EncryptInit_ex 接口*  @param  [IN]  ctx     EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [IN]  cipher  解密算法类型      *  @param  [IN]  impl    用于指定一个特定的解密引擎实现, 通常设置为NULL*  @param  [IN]  key     解密密钥*  @param  [IN]  iv      初始化向量, ecb模式不需要指定，可传入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  分块解密*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [OUT]  out   解后的数据*  @param  [OUT]  outl  解密后的数据长度*  @param  [IN]   in    需要解密的密文数据*  @param  [IN]   inl   需要解密的密文数据长度*  @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  完成解密过程的最后阶段*  @param  [IN]   ctx   EVP_CIPHER_CTX_new 接口创建的上下文*  @param  [OUT]  out   解密后的数据*  @param  [OUT]  outl  解密后的数据长度*  @return 成功返回1         */int EVP_DecryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *outm, int *outl);

  • EVP_CIPHER_CTX_free

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

代码示例

  • AES、DES、3DES、SM4加解密使用的是同一套API，这里只演示了AES和SM4加解密，其它算法参考API接口自己实现即可。

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;}//结束加密操作if(EVP_EncryptFinal_ex(ctx, encData + encDataLen, &encDataLenTemp) != 1){printf("EVP_EncryptFinal_ex failed.\n");return -1;}encDataLen += encDataLenTemp;// 16进制格式打印加密数据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;}//结束解密操作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;}//结束加密操作if(EVP_EncryptFinal_ex(ctx, encData + encDataLen, &encDataLenTemp) != 1){printf("EVP_EncryptFinal_ex failed.\n");return -1;}encDataLen += encDataLenTemp;// 16进制格式打印加密数据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;}//结束解密操作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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