加密API实现与测试

加密API实现与测试

目录

• 加密API实现与测试
  • 1 接口文档学习
  • 2 安全要求
  • 3 实现与测试
    • 3.1 实现GMT 0018-2012密码设备应用接口规范的接口函数
    • 3.2 密钥管理要求

1 接口文档学习

• 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

1. 打开设备：SDF_OpenDevice
2. 关闭设备：SDF_CloseDevice
3. 创建会话：SDF_OpenSession
4. 关闭会话：SDF_CloseSession
5. 获取设备信息：SDF_GetDeviceInfo
6. 产生随机数：SDF_GenerateRandom
7. 获取私钥使用权限：SDF_GetPrivateKeyAccessRight
8. 释放私钥使用权限：SDF_ReleasePrivateKeyAccessRight

密钥管理类函数

1. 导出 RSA 签名公钥:SDF_ExportSignPublicKey_RSA
2. 导出 RSA 加密公钥:SDF_ExportEncPublicKey_RSA
3. 产生RSA非对称密钥对并输出:SDF_GenerateKeyPair_RSA
4. 生成会话密钥并用内部RSA公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithIPK_RSA
5. 生成会话密钥并用外部RSA公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithEPK_RSA
6. 导人会话密钥并用内部RSA私钥解密：SDF_ImportKeyWithISK_RSA
7. 基于 RSA 算法的数宇信封转换：SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnRSA
8. 导出 ECC 签名公钥：SDF_ExportSignPublicKey_ECC
9. 导出 ECC 加密公钥:SDF_ExportEncPublicKey_ECC
10. 产生ECC非对称密钥对并输出：SDF_GenerateKeyPair_ECC
11. 生成会话密钥并用内部ECC公钥加密输岀：SDF_GenerateKeyWithIPK_ECC
12. 生成会话密钥并用外部ECC公钥加密输出：SDF_GenerateKeyWithEPK_ECC
13. 导入会话密钥并用内部ECC私钥解密：SDFJmportKeyWithlSKJECC
14. 生成密钥协商参数并输出：SDF_GenerateAgreementDataWithECC
15. 计算会话密钥:SDF_GenerateKey WithECC
16. 产生协商数据并计算会话密钥:SDF_GenerateAgreementDataAndKeyWithECC
17. 基于 ECC算法的数字信封转换：SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnECC
18. 生成会话密钥并用密钥加密密钥加密输出: SDF_GenerateKeyWithKEK
19. 导入会话密钥并用密钥加密密钥解密：SDF_ImportKeyWithKEK
20. 销毁会话密钥:SDF_DestroyKey

非对称算法运算类函数

1. 外部公钥 RSA 运算:SDF_ExternalPublicKeyOperation_RSA
2. 内部公钥 RSA 运算:SDF_InternalPublicKeyOperation_RSA
3. 内部私钥 RSA 运算：SDF_InternalPrivateKeyOperation_RSA
4. 外部密钥 ECC 验证:SDF_ExternalVerify_ECC
5. 内部密钥 ECC 签名:SDF_InternalSign_ECC
6. 内部密钥 ECC 验证:SDF_InternalVerify_ECC
7. 外部密钥 ECC 加密:SDF_ExternalEncrypt_ECC

对称算法运算类函数

1. 对称加密：SDF_Encrypt
2. 对称解密：SDF_Decrypt
3. 计算MAC:SDF_CalculateMAC

杂凑运算类函数

1. 杂凑运算初始化：SDF_HashInit
2. 多包杂凑运算：SDF_HashUpdate
3. 杂凑运算结束：SDF_HashFinal

2 安全要求

1. 基于本标准设计、开发的密码设备在密钥管理方面，应满足以下要求：
   • 设备密钥的使用不对应用系统开放；
   • 密钥必须用安全的方法产生并存储；
     在任何时间、任何情况下，除公钥外的密钥均不能以明文形式出现在密码设备外；
   • 密码设备内部存储的密钥应具备有效的密钥保护机制，防止解剖、探测和非法读取；
   • 密码设备内部存储的密钥应具备权限控制机制，防止非法使用和导出。
2. 密码服务要求：
   • 使用的密码算法应得到国家密码主管部门的批准；
   • 使用国家密码主管部门认可的密码算法芯片；
   • 本标准所列的所有接口函数均应能被应用系统任意调用。
3. 设备状态要求：
   • 密码设备应具有初始和就绪两个状态；
   • 未安装设备密钥的密码设备应处于初始状态，已安装设备密钥的密码设备应处于就绪状态；
   • 在初始状态下，除可读取设备信息、设备密钥的生成或恢复操作外，不能执行任何操作，生成或恢复设备密钥后，密码设备处于就绪状态;
   • 在就绪状态下，除设备密钥的生成或恢复操作外，应能执行任何操作；
   • 在就绪状态下进行的密钥操作，设备操作员应经过密码设备的认证。
4. 其他要求：
   密码设备应有安全机制和措施，保证密钥在生成、安装、导入、存储、备份.恢复及销毁整个生存期间的安全,此安全机制可由设备厂商自行设计实现。

3 实现与测试

代码链接

3.1 实现GMT 0018-2012密码设备应用接口规范的接口函数

• 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

  #ifndef__SDF_H
  #define sDG_ H
  typedef struct DeviceInfo_st
  {
  unsigned char IssuerName [40]; //设备生产厂商名称
  unsigned char DeviceName [16];
  unsigned char Deviceserial[16];
  unsigned int Deviceversion ;
  unsigned int standardversion ;
  unsigned int As ymAlgAbility[2];
  unsigned int symAlgAbility;
  unsigned int HashAlgAbility;
  unsigned int Buffersize;
  }DEVICEINFO;
  

• 密钥管理导出 ECC 签名公钥;SDF_ExportSignPublicKey_ECC I.导出 ECC加密公钥∶SDF_ExportEncPublicKey_ECC J. 产生 ECC非对称密钥对并输出∶SDF_GenerateKeyPair_ECC
K.

  // Ecc密钥数据结构定义
  #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 ;
  // Ecc加密数据结构定义
  
  typedef struct Ecccipher_st
  {
  unsigned char x[ECCref_MAX_IEN];
  unsigned char y[ECCref_MAX_LEN];
  unsigned char M[32];
  unsigned int L;
  unsigned char C[1];
  }Eccipher;
  
  // Ecc签名数据结构定义
  typedef struct ECcsignature_st
  {
  unsigned char r[EcCref_MAX_LEN];
  unsigned char s[EcCref_MAX_LEN];
  }Eccsignature;
  
  

• 非对称算法（至少支持SM2）：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

  typedef struct SDF_ENVELOPEDKEYBLOB
  {
  unsigned long ulAsymmAlgID;
  unsigned long ulsymmAlgID;
  ECCCIPHERBLOB ECccipherBlob;
  ECCPUBLICKEYBLOB PubKey;
  unsigned char cbEncryptedPriKey [64];
  }ENVELOPEDKEYBLOB,*PENVELOPEDKEYBLOB;
  
  #define SDR_OK 0x0 /l操作成功
  
  

• 对称算法（至少支持SM4）∶SDF_Encrypt 对称解密∶SDF_Dccrypt 计算 MAC∶SDF_CalculateMAC（6分）

  /*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 uiAlglD,
  unsigned char *puclv,
  unsigned char *pucData,
  

• 杂凑算法（至少支持SM3）：· 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

  int SDF_HashInit(
  void *hsessionHandle,
  unsigned int uiAlgID,
  EccrefPublicKey *pucPublicKey,
  unsigned char *puclD,
  unsigned int uilDLength);
  

代码运行截图：

3.2 密钥管理要求

int SDF_ReadFile (
void *hsessionHandle,
unsigned char *pucFileName,
unsigned int uiNameLen, 
unsigned int uioffset,
unsigned int *puiFileLength ,
unsigned char *puCBuffer);