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使用 openssl 进行椭圆曲线加解密(SM2)

2019/01/20 264

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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使用 openssl 进行 DH 密钥交换

2019/01/19 206

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:

  • 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。

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使用 openssl 进行 RSA 加解密

2019/01/18 215

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

生成密钥函数:

  • 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, 1765537
  • 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()

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使用 openssl 进行 AES 加解密

2019/01/08 253

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:

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)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。

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