openssl与cryptoAPI交互AES加密解密

继上次只有CryptoAPI的加密后,这次要实现openssl的了

动机:利用CryptoAPI制作windows的IE,火狐和chrome加密控件后,这次得加上与android的加密信息交互

先前有说openssl移植到android的过程,这里就不再提android如何调用openssl了,

而那一篇第9条提到的openssl与cryptoAPI兼容的两种方式感觉实现都不太好用,这里再次提出一种AES加密的实现方式

写这边文章的最主要的原因,用过CryptoAPI的都知道,很多东西都封装了,如果要与其他加密组件交互,得用其他组件来实现CryptoAPI的思路

环境:windows visual studio 2010,openssl windows(x86)动态库

在CryptoAPI中进行AES加密解密,有一种实现方式是调用CryptDeriveKey通过提供的字节数组的hash值获取key

先来看下CryptoAPI实现AES,来个简单点的版本

1. void cryptoAPI_encrypt(string text,unsigned char* pwd,unsigned char** encryptText,int &out_len)
2. {
3. HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
4. HCRYPTKEY hKey = 0;
5. HCRYPTHASH hHash = 0;
6. int dwLength = 0;
7. if(!CryptAcquireContext(&hCryptProv,
8. NULL,
9. CSP_NAME,//CSP_NAME
10. PROV_RSA_AES,
11. CRYPT_VERIFYCONTEXT))
12. {
13. DWORD dwLastErr = GetLastError();
14. if(NTE_BAD_KEYSET == dwLastErr)
15. {
16. return;
17. }
18. else{
19. if(!CryptAcquireContext(&hCryptProv,
20. NULL,
21. CSP_NAME,
22. PROV_RSA_AES,
23. CRYPT_NEWKEYSET))
24. {
25. return;
26. }
27. }
28. }
29. if(!CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, 0, 0, &hHash))
30. {
31. return;
32. }
33. BYTE *pPwd = pwd;
34. if(!CryptHashData(hHash, pPwd, 16, 0))
35. {
36. return;
37. }
38. if(!CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hKey))
39. {
40. return;
41. }
42. int len = text.length();
43. BYTE *pData ;
44. pData = (BYTE*)malloc(len*4);
45. memcpy(pData,text.c_str(),len);
46. DWORD dwLen = len;
47. if(!CryptEncrypt(hKey, NULL, true, 0, pData, &dwLen, len*4))
48. {
49. return;
50. }
51. cout <<"--------------------------" << endl << "cryptoAPI encrypt"<<endl;
52. printBytes(pData,dwLen);
53. *encryptText = pData;
54. out_len = dwLen;
55. CryptDestroyHash(hHash);
56. CryptDestroyKey(hKey);
57. CryptReleaseContext(hCryptProv,0);
58. }

这里将传进来的字节数组密钥先进行MD5摘要后,再通过CryptoDeriveKey来得到最后用来加密的密钥

openssl要以同样的方式做一次这个步骤,首先是MD5摘要,相对比较简单

1. unsigned char* openssl_md5(unsigned char*sessionKey,size_t n)
2. {
3. unsigned char *ret = (unsigned char*)malloc(MD5_DIGEST_LENGTH);
4. MD5(sessionKey,n,ret);
5. return ret;
6. }

然后再来实现CryptoDeriveKey,先来看下MSDN上对于这个函数的说明

主要看remarks里面的实现步骤:

1. Let n be the required derived key length, in bytes. The derived key is the first n bytes of the hash value after the hash computation has been completed by CryptDeriveKey. If the hash is not a member of the SHA-2 family and the required key is for either 3DES or AES, the key is derived as follows:
2. 1.Form a 64-byte buffer by repeating the constant 0x36 64 times. Let k be the length of the hash value that is represented by the input parameter hBaseData. Set the first k bytes of the buffer to the result of an XOR operation of the first k bytes of the buffer with the hash value that is represented by the input parameter hBaseData.
3. 2.Form a 64-byte buffer by repeating the constant 0x5C 64 times. Set the first k bytes of the buffer to the result of an XOR operation of the first k bytes of the buffer with the hash value that is represented by the input parameter hBaseData.
4. 3.Hash the result of step 1 by using the same hash algorithm as that used to compute the hash value that is represented by the hBaseData parameter.
5. 4.Hash the result of step 2 by using the same hash algorithm as that used to compute the hash value that is represented by the hBaseData parameter.
6. 5.Concatenate the result of step 3 with the result of step 4.
7. 6.Use the first n bytes of the result of step 5 as the derived key.

非常简单的英文,不做翻译了...

直接上openssl代码实现

1. //参见 http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa379916(v=vs.85).aspx remarks步骤
2. unsigned char* derivedKey(unsigned char*sessionKey/*hash后的值*/,size_t n/*密钥长度*/)
3. {
4. /**step 1*/
5. unsigned char* buffer = (unsigned char*)malloc(64);
6. for(int i = 0 ; i < 64;i++)
7. {
8. buffer[i] = 0x36;
9. }
10. int k = n;
11. for(int i = 0 ; i < k ; i++)
12. {
13. buffer[i] = buffer[i] ^ sessionKey[i];
14. }
15. /*step 2*/
16. unsigned char* buffer2 = (unsigned char*)malloc(64);
17. for(int i = 0 ; i < 64;i++)
18. {
19. buffer2[i] = 0x5C;
20. }
21. for(int i = 0 ; i < k ; i++)
22. {
23. buffer2[i] = buffer2[i] ^ sessionKey[i];
24. }
25. /*step 3*/
26. unsigned char* ret1 = openssl_md5(buffer,64);
27. /*step 4*/
28. unsigned char* ret2 = openssl_md5(buffer2,64);
29. unsigned char* ret = (unsigned char*)malloc(128);
30. for(int i = 0 ; i < 128;i++)
31. {
32. if(i<64)
33. ret[i] = ret1[i];
34. else
35. ret[i] = ret2[i-64];
36. }
37. return ret;
38. }

最麻烦的地方解决了...剩下再按照CryptoAPI的实现顺序实现吧

1. void openssl_aes_encrypt(string text,unsigned char** SessionKey_out/*这里主要用作将产生的对称密钥输出*/,unsigned char* sEncryptMsg,int &len)
2. {
3. OpenSSL_add_all_algorithms();
4. //产生会话密钥
5. *SessionKey_out = (unsigned char*)malloc(MD5_SIZE);
6. RAND_bytes(*SessionKey_out,MD5_SIZE);//产生随机密钥,输出之后可以给其他方法是用了
7. unsigned char* SessionKey = openssl_md5(*SessionKey_out,MD5_SIZE);
8. SessionKey = derivedKey(SessionKey,MD5_SIZE);
9. const unsigned char* sMsg = (const unsigned char*)text.c_str();
10. int cbMsg = text.length();
11. int cbEncryptMsg;
12. //加密
13. EVP_CIPHER_CTX ctx;
14. EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
15. if(EVP_EncryptInit_ex(&ctx,EVP_get_cipherbynid(NID_aes_128_cbc),NULL,SessionKey,NULL))
16. {
17. int offseti=0;//in
18. int offseto=0;//out
19. int offsett=0;//temp
20. for(;;)
21. {
22. if(cbMsg-offseti<=MAX_ENCRYPT_LEN)
23. {
24. EVP_EncryptUpdate(&ctx, sEncryptMsg+offseto, &offsett, sMsg+offseti, cbMsg-offseti);
25. offseto+=offsett;
26. break;
27. }
28. else
29. {
30. EVP_EncryptUpdate(&ctx, sEncryptMsg+offseto, &offsett, sMsg+offseti, MAX_ENCRYPT_LEN);
31. offseti+=MAX_ENCRYPT_LEN;
32. offseto+=offsett;
33. }
34. }
35. EVP_EncryptFinal_ex(&ctx, sEncryptMsg+offseto, &offsett);
36. offseto+=offsett;
37. cbEncryptMsg=offseto;
38. }
39. EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
40. std::cout << "openssl encrypt:" << std::endl;
41. printBytes(sEncryptMsg,cbEncryptMsg);
42. len = cbEncryptMsg;
43. }

加密的搞定了,可以尝试下了,同样的密钥和同样的明文,密文输出结果是一样的就对了

下面是CrytpoAPI的解密:

1. void cryptAPI_decrypt(unsigned char* text,int len,unsigned char* pwd)
2. {
3. HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
4. HCRYPTKEY hKey = 0;
5. HCRYPTHASH hHash = 0;
6. int dwLength = 0;
7. if(!CryptAcquireContext(&hCryptProv,
8. NULL,
9. CSP_NAME,//CSP_NAME
10. PROV_RSA_AES,
11. CRYPT_VERIFYCONTEXT))
12. {
13. DWORD dwLastErr = GetLastError();
14. if(NTE_BAD_KEYSET == dwLastErr)
15. {
16. return;
17. }
18. else{
19. if(!CryptAcquireContext(&hCryptProv,
20. NULL,
21. CSP_NAME,
22. PROV_RSA_AES,
23. CRYPT_NEWKEYSET))
24. {
25. return;
26. }
27. }
28. }
29. if(!CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, 0, 0, &hHash))
30. {
31. return;
32. }
33. BYTE *pPwd = pwd;
34. if(!CryptHashData(hHash, pPwd, 16, 0))
35. {
36. return;
37. }
38. if(!CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hKey))
39. {
40. return;
41. }
42. BYTE *pData = text;
43. DWORD dwLen = len;
44. if(!CryptDecrypt(hKey, NULL, true, 0, pData, &dwLen))
45. {
46. return;
47. }
48. cout <<"--------------------------" << endl << "cryptoAPI decrypt"<<endl;
49. char* plainText = (char*)malloc(dwLen + 1);
50. memcpy(plainText,pData,dwLen);
51. plainText[dwLen] = '\0';
52. cout << plainText << endl;
53. CryptDestroyHash(hHash);
54. CryptDestroyKey(hKey);
55. CryptReleaseContext(hCryptProv,0);
56. }

尝试用这个方法解密CryptoAPI的加密和openssl的加密吧,都能输出明文的

再来最后一个,openssl的解密

1. void openssl_aes_decrypt(unsigned char* text,int len,unsigned char* SessionKeyP)
2. {
3. unsigned char* decryptMsg = (unsigned char*)malloc(len);
4. OpenSSL_add_all_algorithms();
5. unsigned char* SessionKey = openssl_md5(SessionKeyP,MD5_SIZE);
6. SessionKey = derivedKey(SessionKey,MD5_SIZE);
7. const unsigned char* sMsg = text;
8. int cbMsg = len;
9. int cbEncryptMsg;
10. //解密
11. EVP_CIPHER_CTX ctx;
12. EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
13. if(EVP_DecryptInit_ex(&ctx,EVP_get_cipherbynid(NID_aes_128_cbc),NULL,SessionKey,NULL))
14. {
15. int offseti=0;//in
16. int offseto=0;//out
17. int offsett=0;//temp
18. for(;;)
19. {
20. if(cbMsg-offseti<=MAX_ENCRYPT_LEN)
21. {
22. EVP_DecryptUpdate(&ctx, decryptMsg+offseto, &offsett, sMsg+offseti, cbMsg-offseti);
23. offseto+=offsett;
24. break;
25. }
26. else
27. {
28. EVP_DecryptUpdate(&ctx, decryptMsg+offseto, &offsett, sMsg+offseti, MAX_ENCRYPT_LEN);
29. offseti+=MAX_ENCRYPT_LEN;
30. offseto+=offsett;
31. }
32. }
33. EVP_DecryptFinal_ex(&ctx, decryptMsg+offseto, &offsett);
34. offseto+=offsett;
35. cbEncryptMsg=offseto;
36. }
37. EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
38. std::cout << "openssl decrypt:" << std::endl;
39. char* ret = (char*)malloc(cbEncryptMsg + 1);
40. memcpy(ret,decryptMsg,cbEncryptMsg);
41. ret[cbEncryptMsg] = '\0';
42. std::cout << ret << endl;
43. }

测试下:

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
2. {
3. string text = "texttexttexttexttext";
4. unsigned char* key;
5. unsigned char* sEncryptMsg = (unsigned char*)malloc(text.size() + MD5_SIZE);
6. int len;
7. openssl_aes_encrypt(text,&key,sEncryptMsg,len);
8. unsigned char** sEncryptMsg_crypto = (unsigned char**)malloc(sizeof(unsigned char*));
9. int len_crypto;
10. cryptoAPI_encrypt(text,key,sEncryptMsg_crypto,len_crypto);
11. cout << "-----------------------------" << endl<<"cryptoAPI decrypt openssl"<<endl;
12. //cryptAPI_decrypt(sEncryptMsg,len,key);
13. cout << "-----------------------------" << endl<<"cryptoAPI decrypt cryptoAPI"<<endl;
14. //cryptAPI_decrypt(*sEncryptMsg_crypto,len_crypto,key);
15. cout << "-----------------------------" << endl<<"oepnssl decrypt openssl"<<endl;
16. //openssl_aes_decrypt(sEncryptMsg,len,key);
17. cout << "-----------------------------" << endl<<"oepnssl decrypt cryptoAPI"<<endl;
18. //openssl_aes_decrypt(*sEncryptMsg_crypto,len_crypto,key);
19. return 0;
20. }