openssl3.0 加密算法库编程精要 04 - 详解 EVP API 消息摘要
作者：互联网
3.1 消息摘要的概念
消息摘要有好几个名字，比如单项散列函数，Hash 函数，它是一个将可变长度的输入串转换为一个固定长度的输出串的函数。大多数消息摘要算法都是公开的，
它的安全性依赖于它的单向性，如果仅获取到消息摘要的结果，想要从结果反推出原文几乎是不可能的事情。并且对于输入串的细微改变，都会引发输出串的雪崩式变化，
所以消息摘要一般用于校验数据完整性、是否经过篡改或者实现数字签名。
常用的消息摘要算法有 MD 家族的 MD2、MD4、MD5，SHA 家族的 SHA1、SHA256、SHA384、SHA512 等，还有国密算法 SM3 也是一个设计精巧的摘要函数，我
们接下来就以 SM3 算法为例来展示 EVP MD-API 的用法。
3.2 消息摘要 API 调用
使用消息摘要的方法比较简单，基本步骤和使用对称加密接口的方法类似。
Openssl 提供了一个快速计算摘要的接口 EVP_Q_digest，可以方便的计算长度较小的原文数据，如下所示：
/**
* 快速一次性摘要
*
* libctx[in] -- Openssl 库上下文
* name[in] -- 算法名称
* propq[in] -- 扩展属性
* data[in] -- 原文数据
* datalen[in] -- 原文长度
* md[out] -- 摘要数据
* mdlen[in/out] -- 摘要长度
*
* 调用成功，返回 1，否则返回 0
*/
int EVP_Q_digest(
OSSL_LIB_CTX *libctx,
const char *name,
const char *propq,
const void *data,
size_t datalen,
unsigned char *md,
size_t *mdlen
);
这个函数并不需要我们手动获取算法实现，只需要提供算法的名称即可，看下面的示例程序 -- 示例1：
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <trace/trace.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
/* 定义原文数据和输出缓冲区 */
unsigned char data[] = "12345678";
unsigned char *out = NULL;
size_t mdlen = EVP_MAX_MD_SIZE;
/* 为输出缓冲区申请内存 */
out = malloc(EVP_MAX_MD_SIZE);
if (!out) {
return 0;
}
memset(out, 0, EVP_MAX_MD_SIZE);
if (EVP_Q_digest(NULL, "SM3", NULL, data, sizeof(data), out, (unsigned int *)&mdlen) != 1) {
TRACE("摘要运算失败");
goto end;
}
TRACE_BIN("Digest", out, mdlen);
end:
free(out);
return 0;
}
结果如下：
Digest size:32 ------------------------+------------------------ d3 70 75 73 6f 58 21 70 | 18 a9 ac ba a1 5f 7d 63 58 a9 dd 21 26 cd b5 34 | be 38 7a ef 0c 58 83 40 ------------------------+------------------------
对于示例1，我们直接动态申请了一个 EVP_MAX_MD_SIZE 长度的缓冲区，然后调用 EVP_Q_digest 函数求摘要值，值得注意的是，EVP_Q_digest md 和 mdlen 两个
参数不能为 NULL，否则会引起内存访问错误，导致程序崩溃（至少在这个 3.0.1 版本的 Openssl 会出现这种情况），如果想要精确获取摘要长度，可以先调用接口 EVP_MD_get_size
接口获取摘要长度，然后再申请内存。
对于分组摘要，调用略为复杂，但是基本上和对称加密的形式相似。
首先是获取算法实现，接口定义如下所示：
/** * 获取摘要算法 * * ctx[in] -- Openssl 库上下文 * algorithm[in] -- 算法名称 * properties[in] -- 属性查询字符串 * * 成功找到算法，返回算法实现，否则返回 NULL */ EVP_MD *EVP_MD_fetch(OSSL_LIB_CTX *ctx, const char *algorithm, const char *properties); /** * 销毁摘要算法 * * md[in] -- 算法实现 */ void EVP_MD_free(EVP_MD *md);
然后是创建消息摘要算法上下文：
/** * 创建摘要上下文 * * 返回摘要上下文对象 */ EVP_MD_CTX *EVP_MD_CTX_new(void); /** * 销毁摘要上下文 * * ctx[in] -- 摘要上下文对象 */ void EVP_MD_CTX_free(EVP_MD_CTX *ctx);
最后是执行摘要运算，相关的接口如下所示：
/** * 分组摘要初始化 * * ctx[in] -- 摘要上下文 * type[in] -- 算法实现 * params[in] -- 扩展参数 * * 调用成功，返回 1，否则返回 0 */ int EVP_DigestInit_ex2(EVP_MD_CTX *ctx, const EVP_MD *type, const OSSL_PARAM params[]); /** * 分组摘要运算 * * ctx[in] -- 摘要上下文 * d[in] -- 原文数据 * cnt[out] -- 原文长度 * * 调用成功，返回 1，否则返回 0 */ int EVP_DigestUpdate(EVP_MD_CTX *ctx, const void *d, size_t cnt); /** * 分组摘要收尾 * * ctx[in] -- 摘要上下文对象 * md[out] -- 消息摘要数据 * s[out] -- 消息摘要的数据长度 * * 调用成功，返回 1，否则返回 0 */ int EVP_DigestFinal_ex(EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md, unsigned int *s);
我们可以将字符串 “12345678” 包括后面的 '\0' 字符一起拆分为 3 组原文数据来测试，以 SM3 算法为例，如下所示 - 示例2：
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <trace/trace.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
/* 定义原文数据和输出缓冲区 */
unsigned char data1[] = "123";
unsigned char data2[] = "456";
unsigned char data3[] = "78";
unsigned char *out = NULL;
size_t mdlen = 0;
EVP_MD_CTX *ctx = NULL;
EVP_MD *sm3 = EVP_MD_fetch(NULL, "SM3", NULL);
if (!sm3) {
TRACE("获取算法失败！\n");
return 0;
}
ctx = EVP_MD_CTX_new();
if (!ctx) {
TRACE("创建摘要上下文失败！\n");
goto end;
}
/* 获取摘要长度 */
mdlen = EVP_MD_get_size(sm3);
TRACE("SM3 算法摘要长度为%d\n", (int)mdlen);
/* 为摘要数据申请内存 */
out = malloc(mdlen);
if (!out) {
goto end;
}
memset(out, 0, mdlen);
if (EVP_DigestInit_ex2(ctx, sm3, NULL) != 1) {
TRACE("初始化失败！\n");
goto end;
}
if ((EVP_DigestUpdate(ctx, data1, strlen((const char *)data1)) != 1) ||
(EVP_DigestUpdate(ctx, data2, strlen((const char *)data2)) != 1) ||
(EVP_DigestUpdate(ctx, data3, sizeof(data3)) != 1)) {
TRACE("摘要运算失败！\n");
goto end;
}
if (EVP_DigestFinal_ex(ctx, out, (unsigned int *)&mdlen) != 1) {
TRACE("获取摘要数据失败！\n");
goto end;
}
TRACE_BIN("Digest", out, mdlen);
end:
if (out) {
free(out);
}
if (ctx) {
EVP_MD_CTX_free(ctx);
}
if (sm3) {
EVP_MD_free(sm3);
}
return 0;
}
运算结果如下：
SM3 算法摘要长度为32 Digest size:32 ------------------------+------------------------ d3 70 75 73 6f 58 21 70 | 18 a9 ac ba a1 5f 7d 63 58 a9 dd 21 26 cd b5 34 | be 38 7a ef 0c 58 83 40 ------------------------+------------------------
结果和示例1完全一致。由此可见，哪怕是将原文数据拆分，只要运算顺序不变，最后得出的结果也是一致的，这样我们在遇到大容量的原文数据时，就可以利用分组摘要
接口分组处理以节省内存。
以上便是本章的全部内容，下一章节我计划和读者一起学习公开密钥算法相关的 API。
参考资料：
1.Openssl 官方文档 -- https://www.openssl.org/docs/
2.Openssl Wiki -- https://wiki.openssl.org/index.php/Main_Page
3.《应用密码学 协议、算法与 C 源程序》，Bruce Schneier著 吴世忠 祝世雄 张文政等译
4.《GB/T 32905--2016 信息安全技术 SM3 密码杂凑算法》
标签：openssl3.0,MD,--,摘要,ctx,API,EVP,加密算法,out 来源： https://www.cnblogs.com/huowenjie/p/15787355.html