OpenSSL: 消息摘要算法

用openssl的engine机制实现chiper,digest的替换遇到问题了，到底EVP是怎么样调用init,updata,final以及init,updata,final应该如何实现呢？

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消息摘要算法

简单接口

简单接口使用一个函数调用就可以完成消息摘要计算，这些接口包括MD2,MD4,MD5,MDC2,RIPEMD,SHA1，函数声明都一样。

以MD5为例，函数声明为：

unsigned char *MD5(const unsigned char *d, unsigned long n, unsigned char *md);

其中 d 指向要计算消息摘要的数据，n 为数据长度，md 指向保存消息摘要的缓冲区。如果 md 不为 NULL，那么它的长度必须能够容纳计算出来的消息摘要。对MD5，这个长度至少是 MD5_DIGEST_LENGTH。如果 md 为 NULL，那么计算出来的消息摘要保存在一个静态数组里，函数返回指向这个数组的指针。

    下面是一个使用MD()计算消息摘要的小程序：

//ex1.cpp

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <openssl/md5.h> 

static char *hexstr(unsigned char *buf,int len)

{

     const char *set = "0123456789abcdef";

     static char str[65],*tmp;

     unsigned char *end; 

     if (len > 32)

         len = 32; 

     end = buf + len;

     tmp = &str[0]; 

     while (buf < end)

     {

         *tmp++ = set[ (*buf) >> 4 ];

         *tmp++ = set[ (*buf) & 0xF ];

         buf ++;

     }

     *tmp = ''; 

     return str;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

     char *buf = "Hello,OpenSSL\n";

     unsigned char *md; 

     md = MD5((const unsigned char*)buf,strlen(buf),NULL);

     printf("%s\n",hexstr(md,MD5_DIGEST_LENGTH)); 

     return 0;

} 

这个程序计算出字符串”Hello,OpenSSL\n”的消息摘要为97aa490ee85f397134404f7bb524b587。可以用Unix下的md5sum程序检验是否正确：

[root@cat /root]# echo "Hello,OpenSSL" | md5sum

97aa490ee85f397134404f7bb524b587  -

可以看到结果一样。

其它算法的计算类似，只用替换源代码中的md5为相应的算法名即可。

 

标准接口

简单接口容易使用，但是它要求被摘要数据在时间和空间上都是连续的。要

计算不连续数据的摘要，就必须使用标准接口。事实上，简单接口也是通过调用标准接口工作的。

    以MD5为例，标准接口包括如下函数：

    void MD5_Init(MD5_CTX *c);

    void MD5_Update(MD5_CTX *c,const void *data,unsigned long len);

    void MD5_Final(unsigned char *md, MD5_CTX *c);

MD5_Init初始化MD5_CTX结构，MD5_Update计算摘要，MD5_Final输出摘要值。

    下面是使用标准接口的 ex1.cpp 程序（只有main函数不同）：

//ex2.cpp

//包含的头文件，hexstr函数都和 ex1.cpp一样

int main(int argc, char* argv[])

{

     char *buf = "Hello";

     char *buf2 = ",";

     char *buf3 = "OpenSSL\n";

     unsigned char md[MD5_DIGEST_LENGTH];

     MD5_CTX ctx;

     MD5_Init(&ctx);

     MD5_Update(&ctx,buf,strlen(buf));

     MD5_Update(&ctx,buf2,strlen(buf2));

     MD5_Update(&ctx,buf3,strlen(buf3));

     MD5_Final(md,&ctx);

    

     printf("%s\n",hexstr(md,MD5_DIGEST_LENGTH));

     return 0;

}

检验：

    E:\ssl\md5\ex2\Debug>ex2

97aa490ee85f397134404f7bb524b587

可以看出，和 ex1 和 md5sum 的结果一致。   

EVP 接口

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <openssl/evp.h> 

static char *hexstr(unsigned char *buf,int len)

{

     const char *set = "0123456789abcdef";

     static char str[65],*tmp;

     unsigned char *end; 

     if (len > 32)

         len = 32; 

     end = buf + len;

     tmp = &str[0]; 

     while (buf < end)

     {

         *tmp++ = set[ (*buf) >> 4 ];

         *tmp++ = set[ (*buf) & 0xF ];

         buf ++;

     }

     *tmp = ''; 

     return str;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

     char *buf = "Hello";

     char *buf2 = ",";

     char *buf3 = "OpenSSL\n";

     unsigned int mdlen;

     unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE];

     EVP_MD_CTX ctx;

     const EVP_MD *type = EVP_md5(); 

     OpenSSL_add_all_digests(); 

     if (argc > 1)

     {

         type = EVP_get_digestbyname(argv[1]);

         if (type == NULL)

         {

              fprintf(stderr,"Use default : MD5\n");

              type = EVP_md5();

         }

     } 

     EVP_DigestInit(&ctx,type); 

     EVP_DigestUpdate(&ctx,buf,strlen(buf));

     EVP_DigestUpdate(&ctx,buf2,strlen(buf2));

     EVP_DigestUpdate(&ctx,buf3,strlen(buf3)); 

     EVP_DigestFinal(&ctx,md,&mdlen);    

     printf("%s\n",hexstr(md,mdlen)); 

     return 0;

}

BIO 接口

BIO_f_md()返回消息摘要的BIO方法。任何经过一个消息摘要BIO的数据都

被自动摘要。BIO_set_md设置一个消息摘要BIO所使用的摘要算法。

    下面是使用BIO的MD5例子：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <openssl/evp.h>

#include <openssl/bio.h> 

static char *hexstr(unsigned char *buf,int len)

{

     const char *set = "0123456789abcdef";

     static char str[65],*tmp;

     unsigned char *end; 

     if (len > 32)

         len = 32; 

     end = buf + len;

     tmp = &str[0]; 

     while (buf < end)

     {

         *tmp++ = set[ (*buf) >> 4 ];

         *tmp++ = set[ (*buf) & 0xF ];

         buf ++;

     }

     *tmp = ''; 

     return str;

}

int main(int argc, char* argv[])

{

     int len;

     const char *str = "Hello,OpenSSL\n";

     BIO *bio_null,*bio_md;

     unsigned char md[EVP_MAX_MD_SIZE]; 

     bio_null = BIO_new(BIO_s_null());

     bio_md = BIO_new(BIO_f_md());

     BIO_set_md(bio_md,EVP_md5());

     bio_md = BIO_push(bio_md,bio_null); 

     BIO_write(bio_md,str,strlen(str));

     BIO_flush(bio_md); 

     len = BIO_gets(bio_md,(char*)md,EVP_MAX_MD_SIZE);

     printf("%s\n",hexstr(md,len)); 

     BIO_free_all(bio_md);

     return 0;

}     

检验结果为：97aa490ee85f397134404f7bb524b587，与md5sum的结果相同, 注意消息摘要BIO比较特殊：数据经过这种BIO不被修改，只是摘要值保留在BIO中，需要用BIO_gets而不是BIO_read读取