豌豆

前一章介绍了 cmake 的基本语法 以及如何构建一个最简单的工程。这里接着聊一聊使用 cmake 构建工程的常用操作：添加库

一、由源代码添加库

这一节中我们将向工程中添加一个库项目。

假设我们需要开发一个 mathlib 库， 并在其他项目中调用，可以像下面这样操作：

1. 在工程路径下建立子文件夹 mathlib

2. 在 ./mathlib 中添加项目源文件 mymath.h , mymath.cxx，并添加 CMakeLists.txt:

组织结构

cmake 文件包括 CMakeLists.txt 和以 .cmake 为后缀的文件。
程序源文件最外层的 CMakeLists.txt 文件是 cmake 的入口文件，这个文件可以定义了整个工程的构建规范。它也可以使用 add_subdirectory() 命令来包含一个子文件夹，每个使用该命令添加的子文件夹中也需要有一个 CMakeLists.txt 文件。

变量

变量的包装与展开

在 cmake 中， 变量都是以字符串的形式存在的。使用 set( ) 包装变量， 使用 ${} 展开变量。${} 可以嵌套使用。 使用未包装的变量会导致空展开：

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set(var_name_1 var1)
message("var_name is ${var_name_1}")

set(var_name_2 var2)
set(${var_name_2} var) #same as set(var2 var)
set(${${var_name_2}}_x foo) #same as set(var_x foo)
message("var2 is ${var2}")
message("var_name_2 is ${var_name_2}")
message("var_x is ${var_x}")
message("empty var is ${empty_var}")

执行结果如下：

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var_name is var1
var2 is var
var_name_2 is var2
var_x is foo
empty var is

列表

什么是 CMake

当我们在构建工程时，在不同的平台上使用不同的工具，如在Windows上使用 Visual Studio 工程， 在 Mac 上使用 Xcode 工程。

这些工程只限于特定的平台。当我们需要跨平台构建工程时，就需要使用 CMake 了，它是一个开源的 跨平台系统构建工具 。同一个 CMake 工程可以在不同的平台上转换为与平台适应的工具，极大的方便了跨平台工程构建。

第一个 CMake

新建一个空目录，在其中新建一个文本文件,命名为 CMakeLists.txt,并输入以下内容：

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message("Hello,This is my first cmake project")

好了，你的第一个 cmake 工程就已经建好了。接下来，新建一个文件夹 build, 并在该文件夹下运行命令：

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cmake ..

你可能会得到以下输出：

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-- Building for: Visual Studio 15 2017
-- The C compiler identification is MSVC 19.15.26732.1
-- The CXX compiler identification is MSVC 19.15.26732.1
-- Check for working C compiler: ....../cl.exe
-- Check for working C compiler: ....../cl.exe -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Check for working CXX compiler: ....../cl.exe
-- Check for working CXX compiler: ....../cl.exe -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
Hello,This is my first cmake project
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: ....../build

再来看这个路径下，cmake 生成了一堆文件：

我们成功的使用 cmake 在 Windows 上构建了一个 vs 工程。 当然，如果你的操作系统是 MacOS， 或者 Linux, 结果后有所不同。

其实在 CMakeLists.txt 所以在路径下也能运行 cmake 命令。不过cmake没有提供专门的工具来清理生成的文件，为了方便管理，我们将其生成在 build 目录下。

这个 cmake 工程的作用仅仅是输出一了条消息，并没有什么意义。下面我们来让它更有意义一点：

在之前一篇博客 ECC(Elliptic Curves Cryptography) 椭圆曲线加密原理 简单地阐述了 ECC 加解密的原理。这本篇博客中接着来聊一聊如何使用 OPENSSL 来进行 ECC 加解密。

首先需要明确一点的是：ECC 本身并没有定义一套加解密的方法，它主要作用于密钥交换(ECDHE),与签名认证(ECDSA). 不过后来中国工程师设计定义了一套加密方法，并于近年得到了世界的认可，这就是中国商用(国家标准) SM2 椭圆曲线公钥密码算法 。

一. 基本概念

其实在 openssl 中，椭圆曲线分两种形式，一种是之前讲到的质数域上的椭圆曲线 ，将其称为 $F_p$ 其方程为：

$$y^2 \ \mod \ p = x^3 + ax + b \ \mod \ p$$

另一种是二进制域,称为 $F_{2^m}$, 其方程为：

$$y^2 + xy = x^3 + ax^2 + b ,\ (b != 0)$$

在这里只讨论 $F_p$ 相关的内容。

椭圆曲线上的点

椭圆曲线上的点使用 EC_POINT 来表示， 它定义在 ec_locl.h :

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struct ec_point_st {
    // ...
    BIGNUM *X;
    BIGNUM *Y;
    BIGNUM *Z;
    // ...
};

在我之前的博客中聊到了 DH 密钥交换的原理 . 这里来讨论如何使用 OPENSSL 进行 DH 密钥交换。

一 原理验证

OPENSSL 提供了一系列API, 可以在方便地进行大数计算。在这里我们先对 DH 密钥交换的原理 中讲到的原理进行代码级别的验证。对原理不感兴趣的可以跳过这一小节。
由于在 DH 密钥交换过程中，大部分的操作过程都是一样的，可以定义一个基类来抽象：

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class DHBase {
public:
    DHBase() : m_pri_key(NULL) {}

    virtual ~DHBase() {
        if (m_pri_key)
            BN_free(m_pri_key);
    };

    const BIGNUM *GetSharedNum() {
        if (!m_pri_key)
            GenRandomData();

        BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
        const BIGNUM *g = DH_get0_g(m_dh);
        const BIGNUM *p = DH_get0_p(m_dh);
        BIGNUM *r = BN_new();

        // r = g ^ m_pri_key % p
        int rst = BN_mod_exp(r, g, m_pri_key, p, ctx);
        assert(rst == 1);
        BN_CTX_free(ctx);
        return r;
    }

    BIGNUM *GenKey(const BIGNUM *shared_num) {
        if (!m_pri_key)
            GenRandomData();

        BIGNUM *key = BN_new();
        BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();

        // key = shared_num ^ m_pri_key % p
        int rst = BN_mod_exp(key, shared_num, m_pri_key, DH_get0_p(m_dh), ctx);
        assert(rst == 1);
        BN_CTX_free(ctx);

        std::cout << m_name << ": received shared num: " << GetNumString(shared_num) << std::endl;
        std::cout << m_name << ": generated KEY: " << GetNumString(key) << std::endl;
        return key;
    }

    std::string GetName() {
        return m_name;
    }

    static std::string GetNumString(const BIGNUM *num) {
        return BN_bn2hex(num);
    }

private:
    void GenRandomData() {
        assert(m_dh);
        m_pri_key = BN_new();
        int rst = BN_rand_range(m_pri_key, DH_get0_p(m_dh));
        assert(rst == 1);
        while (BN_is_zero(m_pri_key)) {
            BN_rand_range(m_pri_key, DH_get0_p(m_dh));
        }
        std::cout << m_name << ": generated the private num" << std::endl;
    }

protected:
    DH *m_dh;
    std::string m_name;

private:
    BIGNUM *m_pri_key;
};

• m_pri_key 是双方生成的私密随机数。

• GetSharedNum() 返回双方交换的中间变量 G^A mod P

• GenKey() 即完成了密钥交换，返回交换成功后的密钥。

在我之前的一篇博客中 RSA 公钥加密原理 中, 对 RSA 非对称加密原理做了简单的阐述。这篇博客主要聊如何使用 OPENSSL 进行密钥对的生成，以及非对称加解密。

一. 生成密钥对

在 OPENSSL 中， RSA 是一个很重要的结构体。它的定义在 rsa_locl.h 中，面包含了在原理中提到的所有重要的变量 随机质数 p, q, 公钥指数 e， 私钥指数 d, 以及模数 n

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struct rsa_st {
 // ...
    BIGNUM *n;
    BIGNUM *e;
    BIGNUM *d;
    BIGNUM *p;
    BIGNUM *q;
 // ...
};

生成密钥函数：

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int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e, BN_GENCB *cb);

• bits 密钥的规模(modulus)。小于 1028 位的密钥是不安全的，小于 512 则会返回 0

• e 公开的指数。它应该是一个奇数(odd number), 一般是 3, 17 或 65537

• cb 生成大随机数的回调函数。一般使用 NULL 即可, 默认为 BN_GENCB_call()

在我之前的一篇博客里介绍了 对称加密的模式 .

这里主要聊一聊如何使用 openssl 来进行 AES 加密 .

一. OPENSSL crypto API

openssl 加密 API 分两个部分: High Level and Low Level . 对于大部分人来说，使用 High Level 就够用了， 这些 API 被冠以 EVP (Envelope) ，表示对 Low Level 的封装。High Level API 提供了包括 对称/非对称加解密 ， 签名, 验证, 哈希，MAC 等一系列组件，屏蔽了 Low Level API 的复杂逻辑，使用起来安全高效。对于除非有需要进行加密算法级别的改进，否则不建议使用 Low Level API.
大部分 EVP API 有一个 int 型返回值 ，用来表示操作是否成功：1 表示成功， 0 表示失败。但有些时候也会返回 -1 ，表达如内存分配或者其他什么错误。官方指导代码如下:

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    if(1 != EVP_xxx()) goto err;
    if(1 != EVP_yyy()) goto err;

    /* ... do some stuff ... */

err:
    ERR_print_errors_fp(stderr);

二. 使用 EVP API 进行 AES 加解密

对于 AES 加解密，EVP API 分为两种，EVP_Encrypt / EVP_Decryp 系列 和 EVP_Cipher 系列。后者是对前者进一步的封装。它们具体使用的套路都是一样的：

1. 创建加解密上下文 EVP_CIPHER_CTX

2. 调用 xxxInit() 函数，使用 key(密钥)、iv(前置向量) 和 cipher(算法) 对上下文初始化

3. 调用 xxxUpdate() 函数进行加解密。该函数支持流式操作。即对于一段明文来说，分成多组按顺序进行加密，和一次性全部加密，不影响其生成的密文的正确性。

4. 调用 xxxFinal() 函数获取上下文中遗留的信息

5. 释放上下文， 完成加解密。

昨天为我的rmbp配了一个外接显示器，今天突然发现mac无法连接wifi了，

整个下午尝试了包括重启路由器、重置路由器、更换各种wifi参数、重启电脑等等一系列操作，均无法解决。

偶然在网上发现有人说拔掉 U 盘/ type-c 设备 / 移动硬盘等外设可以解决这个问题，我尝试断开外接显示器，果然一下子连上了wifi。如果wifi和显示器只能二选一，那我的显示器岂不是白买了，在 google 上查找度尝试，最终找到几种对我有效的方法:

一 删除设置缓存

1. 关闭wifi

2. 重启电脑 以确保所有用到网络的应用程序都关闭了

3. 删除相关文件 需要先备份 /Library/Preferences/SystemConfiguration 下所有的文件，再将该文件夹删除

4. 重启电脑

5. 打开wifi

这种方法不是对每个人都有效。另外操作前最好先备份一下重要资料。

二、改变外设位置

第一种方法并不是每次都管用。偶尔还得重新弄一回。后来发现：

当外设处于 Mac 的正左侧或正右侧是，断网现在最为明显。当外设位于 Mac 的前侧或后侧时，网速最好。

三、Mac 外壳接地

无意中发现手触到 Mac 某些地方时，连网突然恢复，可能是人体接地使 Mac 天线发生了变化。多次实验当手接触到这两个位置时，信号最好：

想办法让这两个地方接地就可

和对称加密不同，公钥加密(非对称加密)的密钥分为加密密钥(公钥)和解密密钥(私钥)。 公钥是公开的，任何人都有可能知道公钥，并用公钥生成密文，而私钥是保密的，只有解密者才能知道私钥，用它来解密密文获得明文。在这里对使用最广泛的公钥密码算法-- RSA.
RSA 是发明此算法的三位科学家的姓氏的首字母(吐槽一下：外国人的命名真随意)

一. RSA 加密

在RSA中，明文，密钥和密文都是数字， RSA的加密过程可以用如下公式表达：

$$密文 = 明文^E \mod N$$

即： RSA 的密文是明文的 $E$ 次方求模 $N$ 的结果, 或者说，密文是明文的 $E$ 次方除以 $N$ 的余数。这就是整个加密过程，它非常简洁。因此，如果知道了 $E$ 和 $N$ ，那么任何人都可以进行加密运算，也就是说，

$$E 和 N 是公钥$$

在实际使用中， E 和 N 是经精心计算的数字。

二. RSA 解密

RSA 解密公式如下：

$$明文= 密文^D \mod N$$

即，对密文的 $D$ 次方求模 $N$ 运算，就可以得到明文。这里是

$$D 和 N 是私钥$$

在使用对称加密中，有一些无法避免的问题：

• 密钥如何从加密方传递给解密方。窃听者如果可以劫获密文，那么也可能劫获密钥。

• 如果窃听者破解了密钥，加密方如何将新的密钥安全地交给解密方

1. DH 密钥交换

解决上述问题的一种方法就是 DH 密钥交换 技术 。
DH 密钥交换全称为 Diffie-Hellman 密钥交换 ,是1976年由 Whitfiedl Diffle 和 Martin Hellman 共同发明的一种算法。使用这种方法，通信双方可以在窃听者眼皮子底下来安全地传输密码。
DH 交换的步骤如下：