- 基础密码服务包括密钥生成、单一的密码运算、文件管理等服务。
- 本标准采用C语言描述接口函数，无特别说明时，函数中参数的长度单位均为字节数。
设备管理类函数
- 打开设备：SDF_OpenDevice
- 关闭设备：SDF_CloseDevice
- 创建会话：SDF_OpenSession
- 关闭会话：SDF_CloseSession
- 获取设备信息：SDF_GetDeviceInfo
- 产生随机数：SDF_GenerateRandom
- 获取私钥使用权限：SDF_GetPrivateKeyAccessRight
- 释放私钥使用权限：SDF_ReleasePrivateKeyAccessRight
密钥管理类函数
- 导出 RSA 签名公钥:SDF_ExportSignPublicKey_RSA
- 导出 RSA 加密公钥:SDF_ExportEncPublicKey_RSA
- 产生RSA非对称密钥对并输出:SDF_GenerateKeyPair_RSA
- 生成会话密钥并用内部RSA公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithIPK_RSA
- 生成会话密钥并用外部RSA公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithEPK_RSA
- 导人会话密钥并用内部RSA私钥解密：SDF_ImportKeyWithISK_RSA
- 基于 RSA 算法的数宇信封转换：SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnRSA
- 导出 ECC 签名公钥：SDF_ExportSignPublicKey_ECC
- 导出 ECC 加密公钥:SDF_ExportEncPublicKey_ECC
- 产生ECC非对称密钥对并输出：SDF_GenerateKeyPair_ECC
- 生成会话密钥并用内部ECC公钥加密输岀：SDF_GenerateKeyWithIPK_ECC
- 生成会话密钥并用外部ECC公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithEPK_ECC
- 导入会话密钥并用内部ECC私钥解密：SDFJmportKeyWithlSKJECC
- 生成密钥协商参数并输出：SDF_GenerateAgreementDataWithECC
- 计算会话密钥:SDF_GenerateKey WithECC
- 产生协商数据并计算会话密钥:SDF_GenerateAgreementDataAndKeyWithECC
- 基于 ECC算法的数字信封转换：SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnECC
- 生成会话密钥并用密钥加密密钥加密输出: SDF_GenerateKeyWithKEK
- 导入会话密钥并用密钥加密密钥解密：SDF_ImportKeyWithKEK
- 销毁会话密钥:SDF_DestroyKey
非对称算法运算类函数
- 外部公钥 RSA 运算:SDF_ExternalPublicKeyOperation_RSA
- 内部公钥 RSA 运算:SDF_InternalPublicKeyOperation_RSA
- 内部私钥 RSA 运算：SDF_InternalPrivateKeyOperation_RSA
- 外部密钥 ECC 验证:SDF_ExternalVerify_ECC
- 内部密钥 ECC 签名:SDF_InternalSign_ECC
- 内部密钥 ECC 验证:SDF_InternalVerify_ECC
- 外部密钥 ECC 加密:SDF_ExternalEncrypt_ECC
对称算法运算类函数
- 对称加密：SDF_Encrypt
- 对称解密：SDF_Decrypt
- 计算MAC:SDF_CalculateMAC
杂凑运算类函数
- 杂凑运算初始化：SDF_HashInit
- 多包杂凑运算：SDF_HashUpdate
- 杂凑运算结束：SDF_HashFinal
设备管理中的打开设备，关闭设备，获取设备信息，产生随机数
mkdir sdfproject
cd sdfproject
mkdir src include libs docs test
touch Makefile
touch readme.md
touch compile.shcd docs
mkdir ref
将GMT0018-2012放入ref文件夹下
接着在include文件夹里创建一个sdf.h（可以在notepad++里写）
#ifndef _SDF_H
#define _SDF_H
//定义设备信息结构
typedef struct DeviceInfo_st{
unsigned char IssuerName[40]; //设备生产商名称
unsigned char DeviceName[16];
unsigned char DeviceSerial[16];
unsigned int DeviceVersion;
unsigned int StandardVersion;
unsigned int AsymAlgAbility[2];
unsigned int SymAlgAbility;
unsigned int HashAlgAbility;
unsigned int BufferSize;
}DEVICEINFO;
//Error Code
#define SDF_OK 0x0 //操作成功
#define SDR_BASE 0x01000000 //错误码基础值
#define SDR_UNKNOWERR SDR_BASE+0x00000001 //未知错误
#define SDR_NOTSUPPORT SDR_BASE+0x00000002 //不支持的接口调用
#define SDR_COMMFAIL SDR_BASE +0x00000003 //与设备通信失败
#define SDR_HARDFAIL SDR_BASE+ 0x00000004 //运算模块无响应
#define SDR_OPENDEVICE SDR_BASE+0x00000005 //打开设备失败
#define SDR_OPENSESSION SDR_BASE + 0x00000006 //创建会话失败
#define SDR_PARDENY SDR_BASE +0x00000007 //无私钥使用权限
#define SDR_KEYNOTEXIST SDR_ BASE+0x00000008 //不存在的密钥调用
#define SDR_ALGNOTSUPPORT SDR_BASE + 0x00000009 //不支持的算法调用
#define SDR_ALGMODNOTSUPPORT SDR_BASE+ 0x0000000A //不支持的算法模式调用
#define SDR_PKOPERR SDR_BASE+ 0x0000000B //公钥运算失败
#define SDR_SK OPERR SDR_BASE + 0x0000000C //私钥运算失败
#define SDR_SIGNERR SDR _BASE+0x0000000D //签名运算失败
#define SDR_VERIFYERR SDR_BASE +0x0000000E //验证签名失败
#define SDR_SYMOPERR SDR_BASE+ 0x0000000F //对称算法运算失败
#define SDR_STEPERR SDR_BASE+0x00000010 //多步运算步骤锗误
#define SDR_FILES1ZEERR SDR_BASE+0x00000011 //文件长度超出限制
#define SDR_FILENOEXIST SDR_BASE+0x00000012 //指定的文件不存在
#define SDR_FILEOFSERR SDR_BASE+0x00000013 //文件起始位置错误
#define SDR_KEYTYPEERR SDR_BASE+0x00000014 //密钥类型缙误
#define SDR_KEYERR SDR_BASE+0x00000015 //密钥缙误
#define SDR_ENCDATAERR SDR_BA3E+0x00000016 //ECC加密数据错误
#define SDR_RANDERR SDR_BASE+0x00000017 //随机数产生失败
#define SDR_PRKRERR SDR_BASE+0x00000018 //私钥使用权限获取失败
#define SDR_MACFRR SDR_BASE+0x00000019 //MAC运算失败
#define SDR_FILEEXISTS SDR_BASE+ 0x0000001A //指定文件已存在
#define SDR_FILEWERR SDR_BASE+0x0000001B //文件写入失败
#define SDR_NORUFFER SDR_BASE+0x0000001c //存储空间不足
#define SDR_INARGERR SDR_BASE+0x0000001D //输入参数错误
#define SDR_OUTARGERR SDR_BASE +0x0000001E //输出参数错误
//设备管理
/*
功能：打开密码设备
参数:
phDeviceHandle[out]返回设备句柄
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注:
phDeviceHandle由函数初始化并填写内容
*/
int SDF_OpenDevice(void ** phDeviceHandle);
/*
功能：关闭密码设备,并释放相关资源。
参数:
hDeviceHandle[in] 已打开的设备句柄
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_CloseDevice( void * hDeviceHandle);
/*
功能：获取密码设备能力描述。
参数:
hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
pstDeviceInfo [out] 设备能力描述信息,内容及格式见设备信息定义
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GetDeviceInfo(
void * hSessionHandle,
DEVICEINFO * pstDeviceInfo);
/*
功能：获取指定长度的随机数。
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uilength[in] 欲获取的随机数长度
pucRandom[out] 缓冲区指针,用于存放获取的随机数
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GenerateRandom (
void * hSessionHandle,unsigned int uiLength,
unsigned char * pucRandom);
#endif
写main.c，其中调用src里定义的函数
test/main.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include "sdf.h"
int main(){
void **pdh;
pdh=(void **)malloc(20); //给pdh分配空间
int ret;
ret = SDF_OpenDevice(pdh); //返回handle的指针
if(ret != SDF_OK)
{
printf("打开设备失败\n");
}
else
{
printf("打开设备成功！\n");
}
printf("查看设备信息\n");
DEVICEINFO a;
ret = SDF_GetDeviceInfo(*pdh,&a);
if(ret !=SDF_OK)
printf("查看设备信息失败！\n");
else
printf("查看设备信息成功！\n");
printf("设备名字叫做%s\n",a.DeviceName);
printf("设备版本号为%d\n",a.DeviceVersion);
printf("想要获取的随机数长度为：\n");
int n;
scanf("%d",&n);
char string[100];
ret = SDF_GenerateRandom(*pdh,n,string);
if(ret !=SDF_OK)
printf("生成随机数失败！");
else
printf("生成的随机数为%s\n",string);
ret = SDF_CloseDevice(*pdh);
if(ret != SDF_OK)
{
printf("关闭不成功！\n");
}
else
{
printf("关闭成功！\n");
}
}
sdf.c实现函数
src/sdf.c
#include<stdio.h>
# include <stdlib.h>
#include<string.h>
#include "sdf.h"
#include<time.h>
#include <openssl/bn.h>
int SDF_OpenDevice( void ** phDeviceHandle)
{
return SDF_OK;
}
int SDF_CloseDevice( void * hDeviceHandle)
{
return SDF_OK;
}
int SDF_GetDeviceInfo(void * hSessionHandle,DEVICEINFO * pstDeviceInfo)
{
DEVICEINFO di;
strcpy(di.IssuerName,"tzjSDF");
strcpy(di.DeviceName,"SDFtzj20181212");
strcpy(di.DeviceSerial,"20210425");
di.DeviceVersion=1;
(*pstDeviceInfo)= di;
return SDF_OK;
}
int SDF_GenerateRandom (void * hSessionHandle,unsigned int uiLength,unsigned char * pucRandom)
{
BIGNUM *bn;
int i;
bn = BN_new(); //生成一个BIGNUM结构
//int bits = 20;
int top = -1;
int bottom = 1;
BN_rand(bn, uiLength, top, bottom); //生成指定bits的随机数
char *a = BN_bn2hex(bn); //转化成16进制字符串
puts(a);
printf("\n");
for(i=0;*(a+i)!='\0';i++)
{
*(pucRandom+i)=*(a+i);
}
*(pucRandom+i)='\0';
BN_free(bn); //释放BIGNUM结构
return SDF_OK;
}
compile.sh
gcc test/main.c src/sdf.c -o bin/test -Iinclude -lpthread -lcrypto#ifndef __SDF_H
#define __SDF_H
//定义设备信息结构
typedef struct DeviceInfo_st
{
unsigned char IssuerName[40]; //设备生产厂商
unsigned char DeviceName[16]; //设备型号
unsigned char DeviceSerial[16]; //设备编号，包含：日期（8字符）、批次号（3字符）、流水号（5字符）
unsigned int DeviceVersion; //密码设备软件的版本号
unsigned int StandardVersion; //密码设备支持的接口规范版本号
unsigned int AsymAlgAbility[2]; //前4字节表示支持的算法，表示方法为非对称算法标识按位或的结果;后4字节表示算法的最大模长，表示方法为支持的模长按位或的结果
unsigned int SymAlgAbility; //所有支持的对称算法，表示方法为对称算法标识按位或运算结果
unsigned int HashAlgAbility; //所有支持的杂凑算法，表示方法为杂凑算法标识按位或运算结果
unsigned int BufferSize; //支持的最大文件存储空间（单位字节）
} DEVICEINFO;
//定义ECC密钥数据结构
#define ECCref_MAX_BITS 512
#define ECCref_MAX_LEN ((ECCref_MAX_BITS+ 7 ) / 8)
typedef struct ECCrefPublicKey_st
{
unsigned int bits;
unsigned char x[ECCref_MAX_LEN];
unsigned char y[ECCref_MAX_LEN];
} ECCrefPublicKey;
typedef struct ECCrefPrivateKey_st
{
unsigned int bits;
unsigned char K[ECCref_MAX_LEN];
} ECCrefPrivateKey;
//定义ECC加密数据结构
typedef struct ECCCipher_st
{
unsigned char x[ECCref_MAX_LEN];
unsigned char y[ECCref_MAX_LEN];
unsigned char M[32];
unsigned int L;
unsigned char C[1];
} ECCCipher;
//定义ECC签名数据结构
typedef struct ECCSignature_st
{
unsigned char r[ECCref_MAX_LEN];
unsigned char s[ECCref_MAX_LEN];
} ECCSignature;
//定义ECC加密密钥对保护结构
typedef struct SDF_ENVELOPEDKEYBLOB
{
unsigned long ulAsymmAlgID;
unsigned long ulSymmAlgID;
ECCCIPHERBLOB ECCCipherBlob;
ECCPUBLICKEYBLOB PubKey;
unsigned char cbEncryptedPriKey[64];
} ENVELOPEDKEYBLOB, * PENVELOPEDKEYBLOB;
//Error Code
#define SDR_OK 0x0 //操作成功
//*********************************
设备管理
//*********************************
/*
功能：打开密码设备
参数：phDeviceHandle[out] 返回设备句柄
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_OpenDevice(void ** phDeviceHandle);
/*
功能：关闭密码设备，并释放相关资源
参数：hDeviceHandle[in] 已打开的设备句柄
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_CloseDevice(void * hDeviceHandle);
/*
功能：获取设备信息
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
pstDeviceInfo[out] 设备能力描述信息，内容及格式见设备信息定义
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GetDeviceInfo(void * hSessionHandle,DEVICEINFO * pstDeviceInfo);
/*
功能：获取指定长度的随机数
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiLength[in] 欲获取的随机数长度
pucRandom[out] 缓冲区指针，用于存放获取的随机数
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GenerateRandom (void * hSessionHandle, unsigned int uiLength,unsigned char * pucRandom);
/*
功能：导出密码设备内部存储的指定索引位置的签名公钥
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiKeyIndex[in] 密码设备存储的ECC密钥对索引值
pucPublicKey[out] ECC公钥结构
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_ExportSignPublicKey_ECC(void * hSessionHandle,unsigned int uiKeyIndex,ECCrefPublicKey * pucPublicKey);
/*
功能：导出密码设备内部存储的指定索引位置的加密公钥
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiKeyIndex[in] 密码设备存储的ECC密钥对索引值
pucPublicKey[out] ECC公钥结构
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_ExportEncPublicKey_ECC(void * hSessionHandle,unsigned int uiKeyIndex,ECCrefPublicKey * pucPublicKey);
/*
功能：请求密码设备产生指定类型和模长的ECC密钥对
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiAlgID[in] 指定算法标识
uiKeyBits[in] 指定密钥长度
pucPublicKey[out] ECC公钥结构
pucPrivateKey[out] ECC私钥结构
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GenerateKeyPair_ECC( void * hSessionHandle,unsigned int uiAlgID,unsigned int uiKeyBits, ECCrefPublicKey * pucPublicKey,ECCrefPrivateKey * pucPrivateKey);
/*
功能：使用外部ECC公钥对ECC签名值进行验证运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiAlgID[in] 算法标识，指定使用的ECC算法
pucPublicKey[in] 外部ECC公钥结构
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放外部输入的数据
uiDataLength[in] 输入的数据长度
pucSignature[in] 缓冲区指针,用于存放输入的签名值数据
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：输入数据为待签数据的杂凑值。当使用SM2算法时，该输入数据为待签数据经过SM2签名预处理的结果,预处理过程见GM/T 0009。
*/
int SDF_ExternalVerify_ECC(void * hSessionHandle,unsigned int uiAlgID,ECCrefPublicKey * pucPublicKey, unsigned char * pucDataInput, unsigned int uiInputLength, ECCSignature * pucSignature);
/*
功能：使用内部ECC私钥对数据进行签名运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiISKIndex[in] 密码设备内部存储的ECC签名私钥的索引值
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放外部输入的数据
uiDataLength[in] 输入的数据长度
pucSignature[out] 缓冲区指针,用于存放输入的签名值数据
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：输入数据为待签数据的杂凑值。当使用SM2算法时，该输入数据为待签数据经过SM2签名预处理的结果,预处理过程见GM/T 0009。
*/
int SDFInternalSign_ECC(void * hSessionHandle, unsigned int uiISKIndex, unsigned char * pucData,unsigned int uiDataLength, ECCSignature * pucSignature);
/*
功能：使用内部ECC公钥对ECC签名值进行验证运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiISKIndex[in] 密码设备内部存储的ECC签名私钥的索引值
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放外部输入的数据
uiDataLength[in] 输入的数据长度
pucSignature[out] 缓冲区指针,用于存放输入的签名值数据
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：输入数据为待签数据的杂凑值。当使用SM2算法时，该输入数据为待签数据经过SM2签名预处理的结果,预处理过程见GM/T 0009。
*/
int SDF_InternalVerify_ECC(void * hSessionHandle,unsigned int uiISKIndex,unsigned char * pucData,unsigned int uiDataLength, ECCSignature * pucSignature);
/*
功能：使用外部ECC公钥对数据进行加密运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiAlgID[in] 算法标识，指定使用的ECC算法
pucPublicKey[in] 外部ECC公钥结构
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放外部输入的数据
uiDataLength[in] 输入的数据长度
pucEncData[out] 缓冲区指针，用于存放输出的数据密文
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_ExternalEncrypt_ECC(void * hSessionHandle, unsigned int uiAlgID,ECCrefPublicKey * pucPublicKey, unsigned char * pucData, unsigned int uiDataLength, ECCCipher * pucEncData);
/*
功能：使用指定的密钥句柄和IV对数据进行对称加密运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
hKeyHandle[in] 指定的密钥句柄
uiAlgID[in] 算法标识,指定对称加密算法
pucIV[in|out] 缓冲区指针，用于存放输入和返回的IV数据
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放输入的数据明文
uiDataLength[in] 输入的数据明文长度
pucEncData[out] 缓冲区指针，用于存放输出的数据密文
puiEncDataLength[out] 输出的数据密文长度
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：此函数不对数据进行填充处理,输入的数据必须是指定算法分组长度的整数倍
*/
int SDF_Encrypt(void * hSessionHandle,void * hKeyHandle,unsigned int uiAlgID, unsigned char * pucIV, unsigned char * pucData, unsigned int uiDataLength , unsigned char * pucEncData,unsigned int * puiEncDataLength);
/*
功能：使用指定的密钥句柄和IV对数据进行对称解密运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
hKeyHandle[in] 指定的密钥句柄
uiAlgID[in] 算法标识,指定对称加密算法
pucIV[in|out] 缓冲区指针，用于存放输入和返回的IV数据
pucEncData[in] 缓冲区指针，用于存放输入的数据明文
uiEncDataLength[in] 输入的数据明文长度
pucData[out] 缓冲区指针，用于存放输出的数据密文
puiDataLength[out] 输出的数据密文长度
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：此函数不对数据进行填充处理,输入的数据必须是指定算法分组长度的整数倍
*/
int SDF_Decrypt (void * hSessionHandle, void * hKeyHandle, unsigned int uiAlgID, unsigned char * pucIV,unsigned char * pucEncData, unsigned int uiEncDataLength, unsigned char * pucData, unsigned int * puiDataLength);
/*
功能：使用指定的密钥句柄和IV对数据进行MAC运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
hKeyHandle[in] 指定的密钥句柄
uiAlgID[in] 算法标识,指定对称加密算法
pucIV[in|out] 缓冲区指针，用于存放输入和返回的IV数据
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放输出的数据明文
uiDataLength[in] 输入的数据明文长度
pucMAC[out] 缓冲区指针，用于存放输出的MAC值
puiMACLength[out] 输出的MAC值长度
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：此函数不对数据进行分包处理，多包数据MAC运算由IV控制最后的MAC值
*/
int SDF_CalculateMAC(void * hSessionHandle,void * hKeyHandle, unsigned int uiAlgID, unsigned char * pucIV, unsigned char * pucData, unsigned int uiDataLength ,unsigned char * pucMAC, unsigned int * puiMACLength);
/*
功能：三步式数据杂凑运算第一步,杂凑运算初始化
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uiAlgID[in] 指定杂凑算法标识
pucPublicKey[in] 签名者公钥。当uiAlgID为SGD_SM3时有效。
pucID[in] 签名者的ID值,当uiAlgID为SGD_SM3时有效。
uiIDLength[in] 签名者ID的长度,当uiAlgID为SGD.SM3时有效。
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注：uiIDLength非零且uiAlgID为SGD_SM3时，函数执行SM2的预处理1操作。计算过程见GM/T 0009。
*/
int SDF_HashInit(void * hSession Handle, unsigned int uiAlgID,ECCrefPublicKey * pucPublicKey,unsigned char * pucID, unsigned int uiIDLength);
/*
功能：三步式数据杂凑运算第二步，对输入的明文进行杂凑运算
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
pucData[in] 缓冲区指针，用于存放输入的数据明文
uiDataLength[in] 输入的数据明文长度
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_HashUpdate(void * hSessionHandle,unsigned char * pucData,unsigned int uiDataLength);
/*
功能：三步式数据杂凑运算第三步，杂凑运算结束返回杂凑数据并清除中间数据
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
pucHash[out] 缓冲区指针，用于存放输出的杂凑数据
puiHashLength[out] 返回的杂凑数据长度
返回值：0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_HashFinal (void * hSessionHandle,unsigned char * pucHash,unsigned int * puiHashLength);
#endif