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标题: VC++网络安全编程范例（9）-基于OPENSSL实现对称算法与BASE64编码 [打印本页]

作者: 大灰狼 时间: 2014-7-11 09:05
标题: VC++网络安全编程范例（9）-基于OPENSSL实现对称算法与BASE64编码

对称密码算法有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立。在大多数对称算法中，加密解密密钥是相同的。这些算法也叫秘密密钥算法或单密钥算法，它要求发送者和接收者在安全通信之前，商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都能对消息进行加密解密。只要通信需要保密，密钥就必须保密。

对称算法的加密和解密表示为：

　　Ek(M)=C

　　Dk(C)=M

　　对称算法可分为两类。一次只对明文中的单个位（有时对字节）运算的算法称为序列算法或序列密码。另一类算法是对明文的一组位进行运算，这些位组称为分组，相应的算法称为分组算法或分组密码。现代计算机密码算法的典型分组长度为64位――这个长度大到足以防止分析破译，但又小到足以方便作用。

　　这种算法具有如下的特性：

　　Dk(Ek(M))=M

　　常用的采用对称密码术的加密方案有5个组成部分（如图所示）

　　l）明文：原始信息。

　　2)加密算法：以密钥为参数，对明文进行多种置换和转换的规则和步骤，变换结果为密文。

　　3)密钥：加密与解密算法的参数，直接影响对明文进行变换的结果。

　　4)密文：对明文进行变换的结果。

　　5)解密算法：加密算法的逆变换，以密文为输入、密钥为参数，变换结果为明文。

Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节代码的编码方式之一，大家可以查看RFC2045～RFC2049，上面有MIME的详细规范。Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在Java Persistence系统Hibernate中，就采用了Base64来将一个较长的唯一标识符（一般为128-bit的UUID）编码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTP GET URL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的形式。此时，采用Base64编码不仅比较简短，同时也具有不可读性，即所编码的数据不会被人用肉眼所直接看到。

请见代码实现案例

[cpp] view plaincopy

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
//base64中每行的长度，最后一位是换行符号
#define CHARS_PER_LINE_BASE64 65 //64+1(\r)
void print(const char *promptStr,unsigned char *data,int len)
{
int i;
printf("======%s[长度=%d]======\n",promptStr,len);
for(i = 0; i < len; i++) printf("%02x", data);
printf("\n===============\n");
}
//base64编码
void encode(unsigned char* outData,
int * outlen,
const unsigned char* data,
int datalen)
{
int tmp=0;
EVP_ENCODE_CTX base64;
EVP_EncodeInit(&base64);//base64编码初始化
//编码数据，由于数据不多，所以没有使用循环
EVP_EncodeUpdate(&base64,//base64编码上下文对象
outData,//编码后的数据
outlen, //编码后的数据长度
data, //要编码的数据
datalen //要编码的数据长度
);
tmp=*outlen;
//结束base64编码，事实上此时数据已经编码完全
EVP_EncodeFinal(&base64,outData+*outlen,outlen);
*outlen+=tmp;
outData[*outlen]=0;
printf("base64编码后:",outData,*outlen);
}
//base64解码
bool decode(unsigned char* outData,
int * outlen,
const unsigned char* data,
int datalen)
{
int tmp=0,i=0,lines=0,currpos=0;
EVP_ENCODE_CTX base64;
EVP_DecodeInit(&base64);//base64解码初始化
//假定outData缓冲区能够容纳所有的结果
for (;;)
{
currpos+=CHARS_PER_LINE_BASE64*lines++;
//下面函数的返回值中：i=1 表示还有更多行需要解码
//i=0 表示没有进一步的数据需要解码
i=EVP_DecodeUpdate(&base64,//base64解码上下文对象
outData+tmp, //解码后的数据
outlen, //解码后的数据长度
data+currpos, //要解码的数据
datalen-currpos);//要解码的数据长度
if (i < 0)
{
printf("解码错误!\n");
return false;
}
tmp+=*outlen;
if (i == 0) break;//数据结束
}
//结束base64解码
EVP_DecodeFinal(&base64,outData+tmp,outlen);
*outlen=tmp;
outData[*outlen]=0;
print("base64解码后:",outData,*outlen);
return true;
}
void main(int argc, char *argv[])
{
const int ITERATIVE_ROUND_FOR_KEY=3;
unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH];//密钥
unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH];//初始向量
EVP_CIPHER_CTX ctx;//加密上下文对象
unsigned char out[512+8];
int outl;
unsigned char txtAfterDecrypt[512];
int txtLenAfterDecrypt;
char simpleText[]="Let's pray for peace of our lovely world";
unsigned char txtAfterBase64[sizeof(simpleText)*3];
//密码
const char *passwd="a78b5C";//用于产生密钥的口令字符串
const EVP_CIPHER *type;//加密类型对象
OpenSSL_add_all_ciphers();//加载加密算法
OpenSSL_add_all_digests();//加载摘要计算算法
printf("密码是:%s\n",passwd);
type=EVP_des_ede3_cbc();
printf("密钥长度=%d,向量长度=%d\n",type->key_len,type->iv_len);
//从文本密码中产生密钥/向量
//这个例程使用MD5并且采用来自RSA的PCKS#5的标准
EVP_BytesToKey(type,//密钥类型
EVP_md5(),//摘要计算类型
NULL,
(const unsigned char *)passwd,//口令串
(int)strlen(passwd),//口令串长度
ITERATIVE_ROUND_FOR_KEY,//迭代轮数
key,//输出的密钥
iv //输出的初始向量
);
//加密初始化，ctx是加密上下文对象
EVP_EncryptInit(&ctx,type,key,iv);
int tmp=(int)strlen(simpleText);
//由于数据量少，不用循环加入数据
EVP_EncryptUpdate(&ctx,//加密上下文对象
out,//加密后的内容
&outl, //加密后的内容长度
(const unsigned char*)simpleText, //要加密的内容
(int)strlen(simpleText) //要加密的内容长度
);
tmp=outl;
//结束加密
EVP_EncryptFinal(&ctx,out+outl,&outl);
outl+=tmp;
//清除加密上下文，因为下文还要重用
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
print("加密之后的结果：",out,outl);
//进行base64编码
encode(txtAfterBase64,&tmp,out,outl);
memset(out,0,sizeof(out));
//进行base64解码
decode(out,&outl,txtAfterBase64,tmp);
//解密初始化，解密类型，密钥，初始向量必需和加密时相同，否则解密不能成功
EVP_DecryptInit(&ctx,type,key,iv);
EVP_DecryptUpdate(&ctx,//解密上下文对象
txtAfterDecrypt, //解密后的内容
&txtLenAfterDecrypt,//解密后的内容长度
out, //要解密的内容
outl //要解密的内容长度
);
tmp=txtLenAfterDecrypt;
//结束解密
EVP_DecryptFinal(&ctx,txtAfterDecrypt+txtLenAfterDecrypt,&txtLenAfterDecrypt);
txtLenAfterDecrypt+=tmp;
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
txtAfterDecrypt[txtLenAfterDecrypt]=0;
printf("解密之后(长度=%d):\n[%s]\n",txtLenAfterDecrypt,txtAfterDecrypt);
printf("click any key to continue.");
//相当于暂停，观察运行结果
getchar();
}