实验一-密码引擎-加密API研究

实验一-密码引擎-加密API研究

列出了几个常用密码接口的常用函数，以及函数的分类和评价

一、Crypto API

1、摘要

可以按照如下顺序调用接口实现摘要：

BOOL CryptAcquireContext (
HCRYPTPROV* phProv,
LPCTSTR pszContainer,
LPCTSTR pszProvider,
DWORD dwProvType,
DWORD dwFlags
)

BOOL CryptCreateHash(
HCRYPTPROV hProv,
ALG_ID Algid,
HCRYPTKEY hKey,
DWORD dwFlags,
HCRYPTHASH *phHash
)

调用此方法生成一个摘要运算的对象。hProv为上一步返回的CSP句柄；Algid为摘要算法，比如可以是CALG_SHA1；hKey和dwFlags都设置成0；phHash为返回的摘要运算对象。返回值同上。

BOOL CryptHashData(
HCRYPTHASH hHash,
BYTE* pbData,
DWORD dwDataLen,
DWORD dwFlags
)

调用CryptHashData方法进行摘要运算。phHash为上一步返回的摘要运算对象；pbData为原文；dwDataLen为原文长度；dwFlags为0。方法返回值同上。

BOOL CryptGetHashParam(
HCRYPTHASH hHash,
DWORD dwParam,
BYTE *pbData,
DWORD *pdwDataLen,
DWORD dwFlags
)

调用CryptGetHashParam可以返回摘要的各种相关数据信息，这里先返回摘要的数据长度。dwParam设置为HP_HASHSIZE（0x0004）；pbData为返回长度值；pdwDataLen为长度值所占字节数；dwFlags为0。调用成功后，再调用一次CryptGetHashParam方法返回摘要值。这次dwParam设置为HP_HASHVAL（0x0002）；按照上一次调用返回的长度值为pbData分配空间，它返回的摘要值。

2、 对称加密

对称加密中常用的方式是根据用户输入的口令加解密文档，即基于口令派生出加解密密钥，调用步骤如下：

CryptAcquireContext //返回CSP句柄，参数设置与摘要运算时一致。
CryptCreateHash //生成摘要运算对象。
CryptHashData //生成摘要。pbData为调用加密功能的上位程序输入的加密口令。
BOOL CryptDeriveKey(
HCRYPTPROV hProv,
ALG_ID Algid,
HCRYPTHASH hBaseData,
DWORD dwFlags,
HCRYPTKEY* phKey
)

派生密钥。Algid为加密算法，比如CALG_DES、CALG_3DES什么的；hBaseData就是上一步返回的摘要对象；dwFlags是密钥类型，如果调用的CSP没有特别要求，设置为0；phKey为返回的密钥对象。
也可以调用CryptGenKey生成一个会话密钥，用来加密数据，而这个会话密钥可以使用数据接收者的公钥加密传输。不过这种方式实际已经包含在非对称加解密中，因此很少直接拿来用。

BOOL CryptSetKeyParam(
HCRYPTKEY hKey,
DWORD dwParam,
BYTE* pbData,
DWORD dwFlags
)

3、 对称解密

对称解密与加密相对应，调用顺序和参数设置基本一致。

CryptAcquireContext
CryptCreateHash
CryptHashData
CryptDeriveKey
CryptSetKeyParam
BOOL CryptDecrypt(
HCRYPTKEY hKey,
HCRYPTHASH hHash,
BOOL Final,
DWORD dwFlags,
BYTE *pbData,
DWORD *pdwDataLen
)

此方法前四个参数意义与CryptEncrypt相同；pbData输入密文，调用后输出明文；pdwDataLen输入为密文长度，调用后输出明文长度。此方法返回值与CryptEncrypt一致。
另外，对同一数据的加密和解密可以采用不同的分块方式。比如，加密时不分块，解密时分块，不影响最后的解密结果。

二、 PKCS#11

1、 加密函数

Cryptoki 为加密数据提供了以下的函数：

C_EncryptInit

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_EncryptInit)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_MECHANISM_PTR pMechanism,
  CK_OBJECT_HANDLE hKey
 );

C_EncryptInit 初始化一个加密操作。hSession 是对话的句柄；pMechanism 指向加密机制； hKey 是加密密钥的句柄。

加密密钥的CKA_ENCRYPT 属性——说明密钥是否支持加密——必须为TRUE。

C_Encrypt

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_Encrypt)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pData,
  CK_ULONG ulDataLen,
  CK_BYTE_PTR pEncryptedData,
  CK_ULONG_PTR pulEncryptedDataLen
 );

C_Encrypt加密单部分数据。HSession是对话句柄；pData指向数据；ulDataLen是数据字节的长度；pEncryptedData指向接收加密数据的单元；pulEncryptedDatedLen指向包含加密数据字节长度的单元。

C_EncryptUpdate

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_EncryptUpdate)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pPart,
  CK_ULONG ulPartLen,
  CK_BYTE_PTR pEncryptedPart,
  CK_ULONG_PTR pulEncryptedPartLen
 );

C_EncryptFinal
CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_EncryptFinal)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pLastEncryptedPart,
  CK_ULONG_PTR pulLastEncryptedPartLen
);

2、解密函数

Cryptoki 为解密数据提供了以下的函数：

¨   C_DecryptInit

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DecryptInit)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_MECHANISM_PTR pMechanism,
  CK_OBJECT_HANDLE hKey
 );

C_DecryptInit 启动一项加密操作。hSession 是对话句柄；pMechanism 指向解密机制；hKey 是解密密钥的句柄。

解密密钥的CKA_DECRYPT属性，——说明密钥是否支持解密——必须为TRUE。

¨   C_Decrypt

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_Decrypt)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pEncryptedData,
  CK_ULONG ulEncryptedDataLen,
  CK_BYTE_PTR pData,
  CK_ULONG_PTR pulDataLen
 );

C_Decrypt 解密单部分中的加密数据。hSession 是对话句柄；pEncryptedData 指向加密数据；ulEncryptedDataLen是加密数据的长度；pData 指向接收恢复数据的单元；pulDataLen 指向包含恢复数据长度的单元。

¨   C_DecryptUpdate

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DecryptUpdate)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pEncryptedPart,
  CK_ULONG ulEncryptedPartLen,
  CK_BYTE_PTR pPart,
  CK_ULONG_PTR pulPartLen
 );

C_DecryptUpdate 继续一项多部分的解密操作，处理另一个加密数据部分。hSession 是数据句柄；pEncryptedPart 指向加密数据部分；ulEncryptedPartLen 是加密数据部分的长度；pPart 指向接收恢复数据部分的单元；pulPartLen 指向包含恢复的数据部分的长度。

¨   C_DecryptFinal

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DecryptFinal)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pLastPart,
  CK_ULONG_PTR pulLastPartLen
 );

C_DecryptFinal结束多部分解密操作。hSession 是对话句柄；pLastPart 指向接收最终恢复数据部分的单元，如果有的话；pulLastPartLen 指向包含最后恢复的数据部分的长度。

3、 消息摘要函数

Cryptoki 为摘要数据提供了以下的函数：

¨   C_DigestInit

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DigestInit)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_MECHANISM_PTR pMechanism
 );

C_DigestInit预置消息摘要操作。hSession 是对话句柄；pMechanism 指向摘要机制。

调用C_DigestInit 后，应用可以调用C_Digest 摘要单部分中的数据，或者先调用C_DigestUpdate 零次或多次，接着调用C_DigestFinal 来摘要多部分中的数据。消息摘要操作是现用的，直到应用调用C_Digest 或C_DigestFinal 确实获得最后的密文。要处理另外的数据（单部分或多部分），应用必须再次调用C_DigestInit 。

¨   C_DigestUpdate

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DigestUpdate)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pPart,
  CK_ULONG ulPartLen
 );

C_DigestUpdate 继续多部分消息摘要操作，处理另一个数据部分。hSession 是对话句柄；pPart 指向数据部分；ulPartLen 是数据部分的长度。

¨   C_DigestFinal

CK_DEFINE_FUNCTION(CK_RV, C_DigestFinal)(
  CK_SESSION_HANDLE hSession,
  CK_BYTE_PTR pDigest,
  CK_ULONG_PTR pulDigestLen
 );

C_DigestFinal 结束多部分消息摘要操作，返回消息摘要。hSession 是对话句柄；pDigest 指向接收消息摘要的单元；pulDigestLen 指向包含消息摘要长度的单元。

三、GMT 00116-2012

1、概述

密码服务函数提供对称算法运算、非对称算法运算、密码杂凑运算、密钥管理、消息鉴别码计算等功能。密码服务系列函数如表21所示：

表1 密码服务系列函数

函数名称	功能
SKF_GenRandom	生成随机数
SKF_GenExtRSAKey	生成外部RSA密钥对
SKF_GenRSAKeyPair	生成RSA签名密钥对
SKF_ImportRSAKeyPair	导入RSA加密密钥对
SKF_RSASignData	RSA签名
SKF_RSAVerify	RSA验签
SKF_RSAExportSessionKey	RSA生成并导出会话密钥
SKF_ExtRSAPubKeyOperation	RSA外来公钥运算
SKF_ExtRSAPriKeyOperation	RSA外来私钥运算
SKF_GenECCKeyPair	生成ECC签名密钥对
SKF_ImportECCKeyPair	导入ECC加密密钥对
SKF_ECCSignData	ECC签名
SKF_ECCVerify	ECC验签
SKF_ECCExportSessionKey	ECC生成并导出会话密钥
SKF_ExtECCEncrypt	ECC外来公钥加密
SKF_ExtECCDecrypt	ECC外来私钥解密
SKF_ExtECCSign	ECC外来私钥签名
SKF_ExtECCVerify	ECC外来公钥验签
SKF_GenerateAgreementDataWithECC	ECC生成密钥协商参数并输出
SKF_GenerateKeyWithECC	ECC计算会话密钥
SKF_GenerateAgreementDataAndKeyWithECC	ECC产生协商数据并计算会话密钥
SKF_ExportPublicKey	导出公钥
SKF_ImportSessionKey	导入会话密钥
SKF_SetSymmKey	明文导入会话密钥
SKF_EncryptInit	加密初始化
SKF_Encrypt	单组数据加密
SKF_EncryptUpdate	多组数据加密
SKF_EncryptFinal	结束加密
SKF_DecryptInit	解密初始化
SKF_Decrypt	单组数据解密
SKF_DecryptUpdate	多组数据解密
SKF_DecryptFinal	结束解密
SKF_DigestInit	密码杂凑初始化
SKF_Digest	单组数据密码杂凑
SKF_DigestUpdate	多组数据密码杂凑
SKF_DigestFinal	结束密码杂凑
SKF_MacInit	消息鉴别码运算初始化
SKF_Mac	单组数据消息鉴别码运算
SKF_MacUpdate	多组数据消息鉴别码运算
SKF_MacFinal	结束消息鉴别码运算
SKF_CloseHandle	关闭密码对象句柄

2、生成随机数

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_GenRandom (DEVHANDLE hDev, BYTE *pbRandom, ULONG ulRandomLen)
功能描述	产生指定长度的随机数。
参数	hDev	[IN] 设备句柄。
pbRandom	[OUT]返回的随机数。
ulRandomLen	[IN] 随机数长度。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。

3、生成外部RSA密钥对

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_GenExtRSAKey (DEVHANDLE hDev, ULONG ulBitsLen, RSAPRIVATEKEYBLOB *pBlob)
功能描述	由设备生成RSA密钥对并明文输出。
参数	hDev	[IN]设备句柄。
ulBitsLen	[IN] 密钥模长。
pBlob	[OUT] 返回的私钥数据结构。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。
备注：	生成的私钥只用于输出，接口内不做保留和计算。

4、生成RSA签名密钥对

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_GenRSAKeyPair (HCONTAINER hContainer, ULONG ulBitsLen , RSAPUBLICKEYBLOB *pBlob)
功能描述	生成RSA签名密钥对并输出签名公钥。
参数	hContainer	[IN] 容器句柄。
ulBitsLen	[IN] 密钥模长。
pBlob	[OUT] 返回的RSA公钥数据结构。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。
备注	权限要求：需要用户权限。

5、导入RSA加密密钥对

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_ImportRSAKeyPair ( HCONTAINER hContainer, ULONG ulSymAlgId, BYTE *pbWrappedKey, ULONG ulWrappedKeyLen, BYTE *pbEncryptedData, ULONG ulEncryptedDataLen)
功能描述	导入RSA加密公私钥对。
参数	hContainer	[IN] 容器句柄。
ulSymAlgId	[IN] 对称算法密钥标识。
pbWrappedKey	[IN] 使用该容器内签名公钥保护的对称算法密钥。
ulWrappedKeyLen	[IN] 保护的对称算法密钥长度。
pbEncryptedData	[IN] 对称算法密钥保护的RSA加密私钥。私钥的格式遵循PKCS #1 v2.1: RSA Cryptography Standard中的私钥格式定义。
ulEncryptedDataLen	[IN] 对称算法密钥保护的RSA加密公私钥对长度。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。
备注	权限要求：需要用户权限。

6、RSA签名

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_RSASignData(HCONTAINER hContainer, BYTE *pbData, ULONG ulDataLen, BYTE *pbSignature, ULONG *pulSignLen)
功能描述	使用hContainer指定容器的签名私钥，对指定数据pbData进行数字签名。签名后的结果存放到pbSignature缓冲区，设置pulSignLen为签名的长度。
参数	hContainer	[IN] 用来签名的私钥所在容器句柄。
pbData	[IN] 被签名的数据。
ulDataLen	[IN] 签名数据长度，应不大于RSA密钥模长-11。
pbSignature	[OUT] 存放签名结果的缓冲区指针，如果值为NULL，用于取得签名结果长度。
pulSignLen	[IN，OUT] 输入时表示签名结果缓冲区大小，输出时表示签名结果长度。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。
备注	权限要求：需要用户权限。

7、RSA验签

函数原型	ULONG DEVAPI SKF_RSAVerify (DEVHANDLE hDev , RSAPUBLICKEYBLOB* pRSAPubKeyBlob, BYTE *pbData, ULONG ulDataLen, BYTE *pbSignature, ULONG ulSignLen)
功能描述	验证RSA签名。用pRSAPubKeyBlob内的公钥值对待验签数据进行验签。
参数	hDev	[IN] 设备句柄。
pRSAPubKeyBlob	[IN] RSA公钥数据结构。
pbData	[IN] 待验证签名的数据。
ulDataLen	[IN] 数据长度，应不大于公钥模长-11。
pbSignature	[IN] 待验证的签名值。
ulSignLen	[IN] 签名值长度，必须为公钥模长。
返回值	SAR_OK： 成功。 其他： 错误码。

一、尝试使用龙脉

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