目录
1.知识点概述
2.哈希的特点和常用哈希算法散列值长度
特点:
- 不可逆
- 抗碰撞性强
- 不同的数据拥有不同的哈希值, 相同的数据哈希值是相同的
- 原始数据有细微的变化, 哈希值的变化是非常大的
- 通过哈希函数将原始数据进行运算, 得到的哈希值长度是固定的
- 原始的哈希值是一个定长的`二进制`字符串
哈希算法:
- md5
- 散列值: 16byte
- sha1
- 散列值: 20byte
- sha224
- 散列值: 28byte
- sha256
- 散列值: 32byte
- sha384
- 散列值: 48byte
- sha512
- 散列值: 64byte
3.Linux下openss相关的安装问题
> 以上说的散列值长度是二进制数据长度, 一般散列值使用 16 进制格式的数字串表示的, 看到的字符串长度是原来的2倍长.
```c
// 使用的头文件
#include <openssl/md5.h>
#include <openssl/sha.h>
```
- md5
```c
# define MD5_DIGEST_LENGTH 16 // md5哈希值长度
// 初始化函数, 初始化参数 c
int MD5_Init(MD5_CTX *c);
参数c: 传出参数
// 添加md5运算的数据-> 没有计算
// 该函数可以进行多次数据添加 -> 函数多次调用
int MD5_Update(MD5_CTX *c, const void *data, size_t len);
参数:
- c: MD5_Init() 初始化得到的
- data: 传入参数, 字符串
- len: data数据的长度
4.md5 api
// 添加md5运算的数据-> 没有计算
// 该函数可以进行多次数据添加 -> 函数多次调用
int MD5_Update(MD5_CTX *c, const void *data, size_t len);
参数:
- c: MD5_Init() 初始化得到的
- data: 传入参数, 字符串
- len: data数据的长度
// 对添加的数据进行md5计算
int MD5_Final(unsigned char *md, MD5_CTX *c);
参数:
- md: 传出参数, 存储得到的哈希值
- c: MD5_Init() 初始化得到的
5.其他哈希算法使用
// 通过传递的参数, 直接生成一个md5哈希值
// 只能添加一次数据
unsigned char *MD5(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
参数:
- d: 传入, 要进行md5运算的字符串
- n: 字符串的的长度
- md: 传出, 存储md5的哈希值
返回值: 这个地址的函数第三个参数md地址
```
```c
# define SHA_DIGEST_LENGTH 20
# define SHA224_DIGEST_LENGTH 28
# define SHA256_DIGEST_LENGTH 32
# define SHA384_DIGEST_LENGTH 48
# define SHA512_DIGEST_LENGTH 64
6.sha1测试
int SHA1_Init(SHA_CTX *c);
int SHA1_Update(SHA_CTX *c, const void *data, size_t len);
int SHA1_Final(unsigned char *md, SHA_CTX *c);
unsigned char *SHA1(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
int SHA224_Init(SHA256_CTX *c);
int SHA224_Update(SHA256_CTX *c, const void *data, size_t len);
int SHA224_Final(unsigned char *md, SHA256_CTX *c);
unsigned char *SHA224(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
int SHA256_Init(SHA256_CTX *c);
int SHA256_Update(SHA256_CTX *c, const void *data, size_t len);
int SHA256_Final(unsigned char *md, SHA256_CTX *c);
unsigned char *SHA256(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
int SHA384_Init(SHA512_CTX *c);
int SHA384_Update(SHA512_CTX *c, const void *data, size_t len);
int SHA384_Final(unsigned char *md, SHA512_CTX *c);
unsigned char *SHA384(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
int SHA512_Init(SHA512_CTX *c);
int SHA512_Update(SHA512_CTX *c, const void *data, size_t len);
int SHA512_Final(unsigned char *md, SHA512_CTX *c);
unsigned char *SHA512(const unsigned char *d, size_t n, unsigned char *md);
```
#
7.哈希值的封装
```
- 封装的思路
```c++
// c++中不建议使用宏 -> 常量/枚举/内联->空间换时间
class MyHash
{
public:
enum HashType{M_MD5, M_SHA1, M_SHA224, M_SHA512, M_SHA384, M_SHA512};
MyHash(HashType type) // 得到一个哈希对象, 创建不同的哈希对象
{
m_type = type;
switch(type)
{
case M_MD5:
MD5_Init();
break;
case M_sha1:
SHA1_Init();
break;
}
}
~MyHash();
// 添加数据
void addData(string str)
{
switch(m_type)
{
case M_MD5:
MD5_Update();
break;
case M_sha1:
SHA1_Update();
break;
}
}
8.非对称加密特点和应用场景
// 计算哈希值
string result()
{
switch(m_type)
{
xxx_Final();
// 转换 -> 16进制格式
}
}
private:
HashType m_type;
MD5_CTX m_md5;
}
```
# 2. 非对称加密
> RSA 算法密钥长度越长，安全性越好，加密解密所需时间越长。
>
> 密钥长度增长一倍，公钥操作所需时间增加约 4 倍，私钥操作所需时间增加约 8 倍，公私钥生成时间约增长 16 倍；
复习:
- 特点
- 秘钥是一个密钥对: `公钥`, `私钥`
- 公钥加密, 必须私钥解密
- 私钥加密, 必须公钥解密
- 加密强度比较高, 效率低
- 不会使用非对称加密, 加密特别大的数据
- 应用场景:
- 秘钥分发 -> 对称加密
- 核心思想: 加密的时候,` 公钥加密, 私钥解密`
- 分发步骤:
- 假设A, B两端
- A端生成了一个密钥对, 分发公钥, B端有了公钥
- B端生成一个对称加密的秘钥, 使用公钥加密 -> 密文
- B将密文发送给A
- A接收数据 -> 密文, 使用私钥对密文解密 -> 对称加密的秘钥
- 签名 -> 验证数据是否被篡改, 验证数据的所有者
- 核心思想: `私钥加密, 公钥解密`
- A, B两端, 假设A要发送数据
- A端生成一个密钥对, 将公钥进行分发, 自己留私钥
- 签名
- A对原始数据进行哈希运算 -> 哈希值
- A使用私钥对哈希值加密 -> 密文
- 将原始数据+密文发送给B
- 校验签名
- B接收数据: 密文 + 收到的原始数据
- 使用公钥对密文解密 -> 哈希值old
- 使用has算法对收到的数据进行哈希运算 -> 哈希值new
- 比较这两个哈希值
- 相同: 校验成功
- 不同: 失败
9.生成密钥对-rsa
## 2.1 生成RSA密钥对
```c
#include <openssl/rsa.h>
// 申请一块内存, 存储了公钥和私钥
// 如果想得到RSA类型变量必须使用 RSA_new();
RSA *RSA_new(void);
void RSA_free(RSA *);
BIGNUM* BN_new(void);
void BN_free(BIGNUM*);
// 生成密钥对, 密钥对存储在内存中
int RSA_generate_key_ex(RSA *rsa, int bits, BIGNUM *e, BN_GENCB *cb);
参数:
- rsa: 通过RSA_new()获得
- bits: 秘钥长度, 单位: bit, 常用的长度 1024*n (n正整数)
- e: 比较大的数(5位以内)
- 通过 BN_new 得到对应的变量
- 初始化: BN_set_word(e, 12345);
- cb: 回调函数, 用不到, 直接写NULL
10.在内存中生成rsa密钥对-代码
// rsa公钥私钥类型是一样的: RSA类型
// 将参数rsa中的公钥提取出来
RSA *RSAPublicKey_dup(RSA *rsa);
- rsa参数: 秘钥信息
- 返回值: rsa公钥
// 将参数rsa中的私钥提取出来
RSA *RSAPrivateKey_dup(RSA *rsa);
- rsa参数: 秘钥信息
- 返回值: rsa私钥
// 创建bio对象
// 密钥对写磁盘文件的时候, 需要编码 -> base64
// 封装了fopen
BIO *BIO_new_file(const char *filename, const char *mode);
参数:
- filename: 文件名
- mode: 文件打开方式和fopen打开方式的指定相同
int PEM_write_bio_RSAPublicKey(BIO* bp, const RSA* r);
int PEM_write_bio_RSAPrivateKey(BIO* bp, const RSA* r, const EVP_CIPHER* enc,
unsigned char* kstr, int klen, pem_password_cb *cb, void* u);
RSA* PEM_read_bio_RSAPublicKey(BIO* bp, RSA** r, pem_password_cb *cb, void* u);
RSA* PEM_read_bio_RSAPrivateKey(BIO* bp, RSA** r, pem_password_cb *cb, void* u);
参数:
- bp: 通过BIO_new_file();函数得到该对象
- r: 传递一个RSA* rsa指针的地址, 传出参数-> 公钥/私钥
- cb: 回调函数, 用不到, 指定为NULL
- u: 给回调传参, 用不到, 指定为NULL
11.将密钥对写入磁盘
//
//
RSA* PEM_read_RSAPublicKey(FILE* fp, RSA** r, pem_password_cb *cb, void* u);
RSA* PEM_read_RSAPrivateKey(FILE* fp, RSA** r, pem_password_cb *cb, void* u);
// 写入文件中的公钥私钥数据不是原始数据, 写入的编码之后的数据
// 是一种pem的文件格式, 数据使用base64进行编码
int PEM_write_RSAPublicKey(FILE* fp, const RSA* r);
int PEM_write_RSAPrivateKey(FILE* fp, const RSA* r, const EVP_CIPHER* enc,
unsigned char* kstr, int klen, pem_password_cb *cb, void* u);
参数:
- fp: 需要打开一个磁盘文件, 并且指定写权限
- r: 存储了密钥对
- 私钥独有的参数
- enc: 指定的加密算法 -> 对称加密 -> NULL
- kstr: 对称加密的秘钥 -> NULL
- klen: 秘钥长度 -> 0
- cb: 回调函数, 用不到, NULL
- u: 给回调传参, 用不到, NULL
```
12.使用bio方式将秘钥写入磁盘文件中
## 2.2 加密
> 以块的方式进行加密的, 加密的数据长度, 不能大于秘钥长度
>
> - 假设: 秘钥长度: 1024bit = 128byte
```c
// 公钥加密
int RSA_public_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
// 私钥解密
int RSA_private_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
签名使用 /
// 私钥加密
13.从内存rsa对象中取出公钥或私钥信息
int RSA_private_encrypt(int flen, const unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
// 公钥解密
int RSA_public_decrypt(int flen, const unsigned char *from,
unsigned char *to, RSA *rsa, int padding);
参数:
- flen: 要加密/解密的数据长度
长度 0 < flen <= 秘钥长度-11
- from: 传入, 要加密/解密的数据
- to: 传出, 存储数据, 加密->存储密文, 解密->存储明文
- rsa: 秘钥: 公钥/私钥
- padding: 指定填充方案, 数据填充, 不需要使用者做
- RSA_PKCS1_PADDING -> 使用该方案会填充11字节
```
14.rsa加解密函数
## 2.3 签名
```c
int RSA_sign(int type, const unsigned char *m, unsigned int m_length,
unsigned char *sigret, unsigned int *siglen, RSA *rsa);
参数:
- type: 使用的哈希算法
- NID_MD5
- NID_SHA1
- NID_SHA224
- .....
- m: 要进行签名的数据
- m_length: 要签名的数据长度
- 0 < m_length <= 秘钥长度-11
- sigret: 传出, 存储了签名之后的数据 -> 密文
- siglen: sigret密文长度
- rsa: 私钥
返回值: 判断函数状态
15.rsa使用公钥加密数据-代码
int RSA_verify(int type, const unsigned char *m, unsigned int m_length,
const unsigned char *sigbuf, unsigned int siglen, RSA *rsa);
参数:
- type: 使用的哈希算法, 和签名使用的哈希算法一致
- NID_MD5
- NID_SHA1
- NID_SHA224
- .....
- m: 进行签名的原始数据 -> 接收到的
- m_length: m参数字符串的长度
- sigbuf: 接收到的签名数据
- siglen: sigbuf接收到的签名数据的长度
- rsa: 公钥
返回值:
如果!=1: 失败
如果==1: 成功
```
16.rsa加密测试-bug修改
- c++的类
```c++
class MyRSA
{
public:
MyRSA();
~MyRSA;
// 生成密钥对
// 公钥加密
// 私钥解密
// 数据签名
// 验证签名
private:
RSA* pubkey;
RSA* pirKey;
}
```
17.rsa签名和校验签名
# 3. 对称加密
## AES
```shell
分组加密: 每组长度 -> 16byte, 128bit
秘钥长度: 16byte, 24byte, 32byte
每组明文和加密之后的密文长度相同
- 分组加密有不同的加密方式
- 五种密码分组模式
- 最常用: cbc -> 密文分组链接
- 需要一个初始化向量 -> 数组 -> 存储一个随机字符串 -> 分组长度相同
- 加密的和解密的时候都需要这个初始化向量
- 加解密的时候初始化向量的值必须相同
```
18.签名和验证签名
> AES是一套对称密钥的密码术，目前已广泛使用，用于替代已经不够安全的DES算法。所谓对称密钥，就是说加密和解密用的是同一个密钥，消息的发送方和接收方在消息传递前需要享有这个密钥。和非对称密钥体系不同，这里的密钥是双方保密的，不会让任何第三方知道。
>
> 对称密钥加密法主要==**基于块加密**，**选取固定长度的密钥**==，去==**加密明文中固定长度的块，生成的密文块与明文块长度一样**==。显然密钥长度十分重要，块的长度也很重要。如果太短，则很容易枚举出所有的明文-密文映射；如果太长，性能则会急剧下降。==**AES中规定块长度为128 bit**==，而==**密钥长度可以选择128, 192或256 bit**== 。暴力破解密钥需要万亿年，这保证了AES的安全性。
OpenSSL中 AES 加解密的API:
19.rsa类的封装
1. 生成加密/解密的Key
```c
#include <openssl/aes.h>
# define AES_BLOCK_SIZE 16 // 明文分组的大小
// 加密的时候调用
// aes中的秘钥格式 AES_KEY
// 封装加密时候使用的秘钥
AES_KEY key;
int AES_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key);
// 封装解密时候使用的秘钥
int AES_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key);
```
20.aes知识点回顾
| 参数名称 | 描述 |
| :------: | :-------------------------------------------: |
| userkey | 对称加密的秘钥-> 字符串, 长度: 16, 24, 32byte |
| bites | 指定秘钥的长度: 单位->bit |
| key | 传出参数 |
2. CBC方式加密 - 密码分组链接模式
```c
void AES_cbc_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out,
size_t length, const AES_KEY *key,
unsigned char *ivec, const int enc);
参数:
- in: 要加密/解密的数据
- out: 传出参数
- 加密: 存储密文
- 解密: 存储明文
- length: 修改第一个参数in的长度
- (len = (字符串长度 + \0) % 16) == 0
- 如果不是在函数内部会自动填充
- 实际长度: ((len / 16) + 1 ) * 16
- key: 初始化之后的秘钥
- ivec: 初始化向量, 字符串 ==> 长度和分组长度相同
- enc: 指定数据要解密还是解密
- # define AES_ENCRYPT 1 -> 加密
- # define AES_DECRYPT 0 -> 解密
```
21.对象加密-密码分组模式
# 其他
- OPENSSL_Uplink no OPENSSL_Applink 错误
> Applink()函数不属于openssl的dll内部函数的一部分(通过dll分析器看出这个函数不存在), 所以必须把applink.c文件应用程序的一部分编译.
- 解决方案
```c
extern "C"
{
#include <openssl/applink.c>
};
```
linux下载openssl
22.初始化对称加密秘钥
linux下载openssl
```shell
# ubuntu
sudo apt remove openssl
openssl version -a
# 提示有些库找不到 ==> /usr/local/lib/
find / -name "libcrypto.so"
# 将路径添加到配置文件中
sudo vim /etc/ld.so.conf
# 将 /usr/local/lib/ 添加到空行中 => 保存退出
sudo ldconfig
```
23.aes加解密函数AES_cbc_encrypt
24.aes加解密-代码
