密碼引擎的設計與實現
實驗一 密碼引擎-0-OpenEuler ECS構建
登入自己的華為雲賬號，參考附件圖示，構建基於鯤鵬和OpenEuler的ECS。 登入進OpenEuler系統，熟悉系統使用，注意OpenEuler安裝工具使用sudo yum install ... 登入進OpenEuler系統，提交執行who命令的截圖 加分項：使用yum install 安裝C程式設計工具，以及自己的常用工具，提交安裝後測試使用的截圖。
構建基於鯤鵬和OpenEuler的ECS可參考華為雲服務購買及基礎實驗，記得照著下圖修改
登入進OpenEuler系統，熟悉系統使用，注意OpenEuler安裝工具使用sudo yum install ...
進入控制檯，點選遠端登入之後，點選CloudShell登入。
填入設定的密碼後，點選連線。
登入進OpenEuler系統，提交執行who命令的截圖
加分項：使用yum install 安裝C程式設計工具，以及自己的常用工具，提交安裝後測試使用的截圖。
實驗一 密碼引擎-1-OpenEuler-OpenSSL編譯
1. 下載最新的OpenSSL原始碼
2. 用自己的8位學號建立一個資料夾，cd 你的學號，用pwd獲得絕對路徑
3. 參考https://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html先在Ubuntu中完成OpenSSL編譯安裝，然後在OpenEuler中重現
./config --prefix=..(學號目錄的絕對路徑)指定OpenSSL編譯連結
4. 提交 test_openssl.c 編譯執行截圖
5. 加分項：在Windows中編譯OpenSSL，記錄編譯過程，提交相關文件（推薦MarkDown格式）注：我的ubuntu用的是wsl（其實這個時候可以選擇使用老師給的openssl-master也可以使用原來wsl自帶的openssl）。
以下我使用老師提供的openssl-master：
已知老師為我們提供了openssl-master.zip，首先我們可以解壓縮到新創的20181217資料夾。
在wsl中的操作：
| 1 |
cd openssl-master 進入剛剛解壓縮的資料夾
|
執行下面的操作：
| 1 2 3 4 5 |
./configure
make
sudo make install
|
這樣就安裝好了。
安裝好了之後，出現的問題及解決：
檢視openssl版本時，出錯了：
openssl: error while loading shared libraries: libssl.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory
經過上網查詢，可知但我們輸入這兩條指令時，可以成功解決上述問題~
| 1 2 |
ln -s /usr/local/lib/libssl.so.3 /usr/lib/libssl.so.3
ln -s /usr/local/lib/libcrypto.so.3 /usr/lib/libcrypto.so.3
|
注意：到底是lib還是lib64需要自己進入資料夾去親自檢視。
再此檢視openssl版本時，顯示是成功的：
在ubuntu下編譯：
| 1 |
gcc -o to test_openssl.c -I /usr/local/ssl/inlcude -L /usr/local/ssl/lib -ldl -lpthread -lcrypto
|
可知編譯成功！
在華為雲中，同樣我們要安裝openssl，和在wsl中安裝的方式一模一樣。（首先，我們要先建立20181217資料夾，然後可以直接把openssl-master.zip包拖到華為雲的20181217資料夾下，再進行解壓縮~）
出現了和wsl中一樣的問題：
[root@ecs-cindy openssl-master]# openssl version
openssl: error while loading shared libraries: libssl.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory
經過上網查詢，可知但我們輸入這兩條指令時，可以成功解決上述問題~
| 1 2 |
ln -s /usr/local/lib/libssl.so.3 /usr/lib64/libssl.so.3
ln -s /usr/local/lib/libcrypto.so.3 /usr/lib64/libcrypto.so.3
|
可知最終編譯成功了。
加分項：在Windows中編譯OpenSSL，記錄編譯過程，提交相關文件
CodeBlocks配置openssl
-
加靜態庫
(先啟用專案)選單欄->Project->Build Options->Debug->Linker settings->Add 自己openssl安裝目錄下/lib下所有.lib檔案(選擇時使用Ctrl+A)
-
加動態庫
選單欄->Project->Build Options->Debug->Search directories->Linker->Add 動態庫的目錄(參考前面安裝時的選項，設定後為/bin下)
-
加標頭檔案
選單欄->Project->Build Options->Debug->Search directories->Compiler->Add 安裝目錄/include
測試Base64效果：
2.Virtual Studio 2019實現openssl編譯
eg：實現sm3:
由此可知windows下openssl編譯成功！
實驗一 密碼引擎-2-OpenEuler-OpenSSL測試
在Ubuntu編寫程式碼測試OpenSSL功能，包含Base64,SM2,SM3,SM4演算法的呼叫，然後在OpenEuler中重現 提交程式碼連結和執行結果截圖 加分項：在Windows中重現（已重現）
程式碼連結：https://gitee.com/csq200215/csq/tree/master/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E5%AE%89%E5%85%A8%E7%B3%BB%E7%BB%9F%EF%BC%88%E4%B8%8B%EF%BC%89%E7%AC%AC%E4%B8%80%E6%AC%A1%E5%AE%9E%E9%AA%8C
Base64:（使用老師給我們的Openssl-Test.zip）
1.在wsl實現
注意：老師給的程式碼在ubuntu下是不能跑通的，我們需要對EVP_Base64資料夾中的main.c檔案進行修改（或者直接再重新生成一個Base64.c)
Base64.c如下：
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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/x509.h>
//Base64編碼
voidtEVP_Encode()
{
EVP_ENCODE_CTX *ctx;
ctx = EVP_ENCODE_CTX_new();//EVP編碼結構體
unsignedcharin[1024];//輸入資料緩衝區
intinl;//輸入資料長度
charout[2048]={0};//輸出資料緩衝區
intoutl;//輸出資料長度
FILE *infp;//輸入檔案控制代碼
FILE *outfp;//輸出檔案控制代碼
infp = fopen("test.dat","rb");//開啟待編碼的檔案
if(infp == NULL)
{
printf("Open File \"Test.dat\" for Read Err.\n");
return;
}
outfp = fopen("test.txt","w");//開啟編碼後儲存的檔案
if(outfp == NULL)
{
printf("Open File \"test.txt\" For Write Err.\n");
return;
}
EVP_EncodeInit(ctx);//Base64編碼初始化
printf("檔案\"Test.dat\" Base64編碼後為：\n");
//迴圈讀取原文，並呼叫EVP_EncodeUpdate計算Base64編碼
while(1)
{
inl = fread(in,1,1024,infp);
if(inl <= 0)
break;
EVP_EncodeUpdate(ctx,out,&outl,in,inl);//編碼
fwrite(out,1,outl,outfp);//輸出編碼結果到檔案
printf("%s",out);
}
EVP_EncodeFinal(ctx,out,&outl);//完成編碼，輸出最後的資料。
fwrite(out,1,outl,outfp);
printf("%s",out);
fclose(infp);
fclose(outfp);
printf("對檔案\"Test.dat\" Base64編碼完成，儲存到\"test.txt\"檔案.\n\n\n");
}
//Base64解碼
voidtEVP_Decode()
{
EVP_ENCODE_CTX *ctx;
ctx = EVP_ENCODE_CTX_new();//EVP編碼結構體
charin[1024];//輸入資料緩衝區
intinl;//輸入資料長度
unsignedcharout[1024];//輸出資料緩衝區
intoutl;//輸出資料長度
FILE *infp;//輸入檔案控制代碼
FILE *outfp;//輸出檔案控制代碼
infp = fopen("test.txt","r");//開啟待解碼的檔案
if(infp == NULL)
{
printf("Open File \"Test.txt\" for Read Err.\n");
return;
}
outfp = fopen("test-1.dat","wb");//開啟解碼後儲存的檔案
if(outfp == NULL)
{
printf("Open File \"test-1.txt\" For Write Err.\n");
return;
}
EVP_DecodeInit(ctx);//Base64解碼初始化
printf("開始對檔案\"Test.txt\" Base64解碼...\n\n");
//迴圈讀取原文，並呼叫EVP_DecodeUpdate進行Base64解碼
while(1)
{
inl = fread(in,1,1024,infp);
if(inl <= 0)
break;
EVP_DecodeUpdate(ctx,out,&outl,in,inl);//Base64解碼
fwrite(out,1,outl,outfp);//輸出到檔案
}
EVP_DecodeFinal(ctx,out,&outl);//完成解碼，輸出最後的資料。
fwrite(out,1,outl,outfp);
fclose(infp);
fclose(outfp);
printf("對檔案\"Test.txt\" Base64解碼完成，儲存為\"test-1.dat\"\n\n\n");
}
intmain()
{
tEVP_Encode();
tEVP_Decode();
return0;
}
|
我們可以直接直接在原資料夾中生成。
一、 執行命令將Base64.c編譯成可執行檔案Base64。
| 1 |
gcc -o Base64 Base64.c -I /usr/local/ssl/inlcude -L /usr/local/ssl/lib -ldl -lpthread -lcrypto
|
另一種執行方法~gcc -o Base64 Base64.c -lpthread -lcrypto
2.華為雲
在OpenEuler中重現。
首先我們把下載好的 Openssl-Test.zip檔案直接拖到華為雲的20181217資料夾下。
| 1 |
unzip Openssl-Test.zip 實現解壓縮。
|
進入Openssl-Test資料夾中，再進入EVP_Base64資料夾：
注意：老師給的程式碼在ubuntu下是不能跑通的，我們需要對EVP_Base64資料夾中的main.c檔案進行修改（或者直接再重新生成一個Base64.c)。
和之前一樣~
實現：
可知可以成功實現。
在windows中重現：
二、實現SM2
編譯過程：
gcc sm2_create_key_pair.c test_demo.c sm2_encrypt_and_decrypt.c test_sm2_encrypt_and_decrypt.c -o mysm2 -lcrypto
執行過程：
在華為雲上執行過程：
執行結果：
可知成功實現。
在windows上的 VS中重現：
三、SM3
程式碼：
mysm3.c
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
voidtDigest()
{
unsignedcharsm3_value[EVP_MAX_MD_SIZE];//儲存輸出的摘要值的陣列
intsm3_len, i;
EVP_MD_CTX *sm3ctx;//EVP訊息摘要結構體
sm3ctx = EVP_MD_CTX_new();//呼叫函式初始化
charmsg1[] ="Test Message1";//待計算摘要的訊息1
charmsg2[] ="Test Message2";//待計算摘要的訊息2
EVP_MD_CTX_init(sm3ctx);//初始化摘要結構體
EVP_DigestInit_ex(sm3ctx, EVP_sm3(), NULL);//設定摘要演算法和密碼演算法引擎，這裡密碼演算法使用sm3，演算法引擎使用OpenSSL預設引擎即軟演算法
EVP_DigestUpdate(sm3ctx, msg1, strlen(msg1));//呼叫摘要UpDate計算msg1的摘要
EVP_DigestUpdate(sm3ctx, msg2, strlen(msg2));//呼叫摘要UpDate計算msg2的摘要
EVP_DigestFinal_ex(sm3ctx, sm3_value, &sm3_len);//摘要結束，輸出摘要值
EVP_MD_CTX_reset(sm3ctx);//釋放記憶體
printf("原始資料%s和%s的摘要值為:\n",msg1,msg2);
for(i = 0; i < sm3_len; i++)
{
printf("0x%02x ", sm3_value[i]);
}
printf("\n");
}
intmain()
{
OpenSSL_add_all_algorithms();
tDigest();
return0;
}
|
初始化函式EVP_MD_CTX_init
函式功能:初始化一個 EVP_MD_CTX 結構體。只有呼叫該函式初始化後，EVP_MD_CTX結構體才能在其他函式中呼叫。
函式定義:
void EVP_MD_CTxinit(EVP MD CTX *ctx):
在ubuntu下實現：
執行命令：
| 1 |
gcc -o mysm3 mysm3.c -lpthread -lcrypto
|
在華為雲上實現：
在windows下的VS 2019中重現
四、SM4
程式碼：
mysm4.c :
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 |
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/x509.h>
voidtEVP_Encrypt()
{
unsignedcharkey[EVP_MAX_KEY_LENGTH];//金鑰
unsignedchariv[EVP_MAX_KEY_LENGTH];//初始化向量
EVP_CIPHER_CTX* ctx;//EVP演算法上下文
unsignedcharout[1024];//輸出密文緩衝區
intoutl;//密文長度
intoutltmp;
constchar*msg="Hello OpenSSL";//待加密的資料
intrv;
inti;
//初始化函式才能用！
ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
//設定key和iv（可以採用隨機數和可以是使用者輸入）
for(i=0;i<24;i++)
{
key[i]=i;
}
for(i=0;i<8;i++)
{
iv[i]=i;
}
//初始化密碼演算法結構體
EVP_CIPHER_CTX_init(ctx);
//設定演算法和金鑰以
rv = EVP_EncryptInit_ex(ctx,EVP_sm4_cbc(),NULL,key,iv);
if(rv!=1)
{
printf("Err\n");
return;
}
//資料加密
rv = EVP_EncryptUpdate(ctx,out,&outl,(constunsignedchar*)msg,strlen(msg));
if(rv!=1)
{
printf("Err\n");
return;
}
//結束資料加密，把剩餘資料輸出。
rv = EVP_EncryptFinal_ex(ctx,out+outl,&outltmp);
if(rv!=1)
{
printf("Err\n");
return;
}
outl = outl +outltmp;
printf("原文為:%s\n",msg);
//列印輸出密文
printf("密文長度：%d\n密文資料：\n",outl);
for(i=0;i<outl;i++)
{
printf("0x%02x ",out[i]);
}
printf("\n");
}
intmain()
{
OpenSSL_add_all_algorithms();
tEVP_Encrypt();
return0;
}
|
編譯、執行實現：
gcc -o mysm4 mysm4.c -lpthread -lcrypto ./mysm4 執行結果如下
執行命令
| 1 |
gcc -o mysm4 mysm4.c -lpthread -lcrypto
|
接下來放到雲上試試~
可以發現也成功了！
在windows中重現：