来源:https://blog.csdn.net/snaill/article/details/800031 标签:Windows,crypto API,加密,解密 收藏:株野 作者:snaill 日期:2006年06月15日 15:36:00 下载本文示例源代码
在这个信息爆炸的时代,我们不得不对信息的安全提高警惕。加密作为保障数据信息安全的一种方式,越来越受到人们的关注。 下面,我将把自己对Microsoft CryptoAPI的一些肤浅的理解与大家共享,有什么不妥之处望不吝赐教。 一、 加密方法:
当初,计算机的研究就是为了破解德国人的密码,人们并没有想到计算机给今天带来的信息革命。随着计算机的发展,运算能力的增强,密码学已经取得了巨大的进展。大体来说有以下几种形式。 1、 公用密钥加密技术 加密和解密使用不同的密钥,分别叫做“公钥”和“私钥”。顾名思义,“私钥”就是不能让别人知道的,而“公钥”就是可以公开的。这两个必须配对使用,用公钥加密的数据必须用与其对应的私钥才能解开。这种技术安全性高,得到广泛运用,但是效率太低。 2、 对称密钥加密技术 要求加密和解密过程使用相同的密钥,这样,密钥必须只能被加解密双方知道,否则就不安全。这种技术安全性不高,但是效率高。 3、 结合公用和对称密钥加密技术 公钥加密技术以速度为代价换取了高安全性,而对称加密以低安全换取高性能,所以另一种常见的加密方法就是结合以上两种技术。 用对称加密算法对数据进行加密,然后使用更安全的但效率更低的公钥加密算法对对称密钥进行加密。 4、 数字签名和鉴别 就是对已经加密的数据“签名”,这样接收者可以知道加密的数据的来源,以及是否被更改。 二、 CryptoAPI
微软的CryptoAPI是PKI推荐使用的加密 API。其功能是为应用程序开发者提供在Win32环境下使用加密、验证等安全服务时的标准加密接口。CryptoAPI处于应用程序和CSP(cryptographic service provider)之间(见图一)。
CryptoAPI的编程模型同Windows系统的图形设备接口 GDI比较类似,其中加密服务提供者CSP等同于图形设备驱动程序 ,加密硬件(可选)等同于图形硬件,其上层的应用程序也类似,都不需要同设备驱动程序和硬件直接打交道。 CryptoAPI共有五部分组成:简单消息函数(Simplified Message Functions)、低层消息函数(Low-level Message Functions)、基本加密函数(Base Cryptographic Functions)、证书编解码函数(Certificate Encode/Decode Functions)和证书库管理函数(Certificate Store Functions)。其中前三者可用于对敏感信息进行加密或签名处理,可保证网络传输信心的私有性;后两者通过对证书的使用,可保证网络信息交流中的认证性。 三、 CSP
看到这里,大家也许对CSP还比较迷惑。其实CSP是真正实行加密的独立模块,他既可以由软件实现也可以由硬件实现。但是他必须符合CryptoAPI接口的规范。 每个CSP都有一个名字和一个类型。每个CSP的名字是唯一的,这样便于CryptoAPI找到对应的CSP。目前已经有9种CSP类型,并且还在增长。下表列出出它们支持的密钥交换算法、签名算法、对称加密算法和Hash算法。 (表一) CSP类型 | 交换算法 | 签名算法 | 对称加密算法 | Hash算法 | PROV_RSA_FULL | RSA | RSA | RC2 RC4 | MD5 SHA | PROV_RSA_SIG | none | RSA | none | MD5 SHA | PROV_RSA_SCHANNEL | RSA | RSA | RC4 DES Triple DES | MD5 SHA | PROV_DSS | DSS | none | DSS | MD5 SHA | PROV_DSS_DH | DH | DSS | CYLINK_MEK | MD5 SHA | PROV_DH_SCHANNEL | DH | DSS | DES Triple DES | MD5 SHA | PROV_FORTEZZA | KEA | DSS | Skipjack | SHA | PROV_MS_EXCHANGE | RSA | RSA | CAST | MD5 | PROV_SSL | RSA | RSA | Varies | Varies |
从图一可以看到,每个CSP有一个密钥库,密钥库用于存储密钥。而每个密钥库包括一个或多个密钥容器(Key Containers)。每个密钥容器中含属于一个特定用户的所有密钥对。每个密钥容器被赋予一个唯一的名字。在销毁密钥容器前CSP将永久保存每一个密钥容器,包括保存每个密钥容器中的公/私钥对(见图二)。
四、 创建密钥容器,得到CSP句柄
说了这么多只是一些理论性的东西,后面将详细介绍一下Microsoft CryptoAPI的使用方法。
我们已经提过,每一个CSP都有一个名字和一个类型,并且名字保证唯一。所以可以通过名字和类型得到一个CSP。然而,要想加密肯定需要密钥,那么密钥放哪里呢?对了,就放在密钥容器。(有人会问,密码库有什么用?其实密钥库是在安装CSP的时候已经存在了,他与CSP是相对应的。)但是密钥容器并不是一开始就存在的,需要用户去创建。下面的代码实现以上功能(得到CSP即密码容器)。 if(CryptAcquireContext( &hCryptProv, // 返回CSP句柄 UserName, // 密码容器名 NULL, // NULL时使用默认CSP名(微软RSA Base Provider) PROV_RSA_FULL, // CSP类型 0)) // Flag values { //以UserName为名的密钥容器存在,那么我们已经得到了CSP的句柄 printf("A crypto context with the %s key container /n", UserName); printf("has been acquired./n/n"); } else //如果密钥容器不存在,我们需要创建这个密钥容器 { if(CryptAcquireContext( &hCryptProv, UserName, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_NEWKEYSET)) //创建以UserName为名的密钥容器 { //创建密钥容器成功,并得到CSP句柄 printf("A new key container has been created./n"); } else { HandleError("Could not create a new key container./n"); } } // End of else
好了,我们已经创建了密钥容器,并得到了CSP的句柄。也可以这样理解,我们得到了一个CSP的句柄,并且它被绑定到以UserName为名的密钥容器上。嘿嘿…… 那么,以后的加解密等操作,都将在这个CSP上进行。 可以如下删除密钥容器。 CryptAcquireContext(&hCryptProv, userName, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_DELETEKEYSET);五、 一个文件加密的例子
看到这里肯定有人开始说了,“这么多废话,还不快讲怎么加密怎么解密!”您先别急,有些原理性的东西还是先了解了比较好,对以后的使用会有很大帮助。 言归正传,我们来看一段文件加密的代码。
#include <stdio.h> #include <windows.h> #include <wincrypt.h> #define MY_ENCODING_TYPE (PKCS_7_ASN_ENCODING | X509_ASN_ENCODING) #define KEYLENGTH 0x00800000 void HandleError(char *s);
//-------------------------------------------------------------------- // These additional #define statements are required. #define ENCRYPT_ALGORITHM CALG_RC4 #define ENCRYPT_BLOCK_SIZE 8
// Declare the function EncryptFile. The function definition // follows main.
BOOL EncryptFile( PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword);
//-------------------------------------------------------------------- // Begin main.
void main(void) { CHAR szSource[100]; CHAR szDestination[100]; CHAR szPassword[100];
printf("Encrypt a file. /n/n"); printf("Enter the name of the file to be encrypted: "); scanf("%s",szSource); printf("Enter the name of the output file: "); scanf("%s",szDestination); printf("Enter the password:"); scanf("%s",szPassword);
//-------------------------------------------------------------------- // Call EncryptFile to do the actual encryption.
if(EncryptFile(szSource, szDestination, szPassword)) { printf("Encryption of the file %s was a success. /n", szSource); printf("The encrypted data is in file %s./n",szDestination); } else { HandleError("Error encrypting file!"); } } // End of main
//-------------------------------------------------------------------- // Code for the function EncryptFile called by main.
static BOOL EncryptFile( PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword) //-------------------------------------------------------------------- // Parameters passed are: // szSource, the name of the input, a plaintext file. // szDestination, the name of the output, an encrypted file to be // created. // szPassword, the password. { //-------------------------------------------------------------------- // Declare and initialize local variables.
FILE *hSource; FILE *hDestination;
HCRYPTPROV hCryptProv; HCRYPTKEY hKey; HCRYPTHASH hHash;
PBYTE pbBuffer; DWORD dwBlockLen; DWORD dwBufferLen; DWORD dwCount;
//-------------------------------------------------------------------- // Open source file. if(hSource = fopen(szSource,"rb")) { printf("The source plaintext file, %s, is open. /n", szSource); } else { HandleError("Error opening source plaintext file!"); }
//-------------------------------------------------------------------- // Open destination file. if(hDestination = fopen(szDestination,"wb")) { printf("Destination file %s is open. /n", szDestination); } else { HandleError("Error opening destination ciphertext file!"); }
//以下获得一个CSP句柄 if(CryptAcquireContext( &hCryptProv, NULL, //NULL表示使用默认密钥容器,默认密钥容器名 //为用户登陆名 NULL, PROV_RSA_FULL, 0)) { printf("A cryptographic provider has been acquired. /n"); } else { if(CryptAcquireContext( &hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_NEWKEYSET))//创建密钥容器 { //创建密钥容器成功,并得到CSP句柄 printf("A new key container has been created./n"); } else { HandleError("Could not create a new key container./n"); }
}
//-------------------------------------------------------------------- // 创建一个会话密钥(session key) // 会话密钥也叫对称密钥,用于对称加密算法。 // (注: 一个Session是指从调用函数CryptAcquireContext到调用函数 // CryptReleaseContext 期间的阶段。会话密钥只能存在于一个会话过程)
//-------------------------------------------------------------------- // Create a hash object. if(CryptCreateHash( hCryptProv, CALG_MD5, 0, 0, &hHash)) { printf("A hash object has been created. /n"); } else { HandleError("Error during CryptCreateHash!/n"); }
//-------------------------------------------------------------------- // 用输入的密码产生一个散列 if(CryptHashData( hHash, (BYTE *)szPassword, strlen(szPassword), 0)) { printf("The password has been added to the hash. /n"); } else { HandleError("Error during CryptHashData. /n"); }
//-------------------------------------------------------------------- // 通过散列生成会话密钥 if(CryptDeriveKey( hCryptProv, ENCRYPT_ALGORITHM, hHash, KEYLENGTH, &hKey)) { printf("An encryption key is derived from the password hash. /n"); } else { HandleError("Error during CryptDeriveKey!/n"); } //-------------------------------------------------------------------- // Destroy the hash object.
CryptDestroyHash(hHash); hHash = NULL;
//-------------------------------------------------------------------- // The session key is now ready.
//-------------------------------------------------------------------- // 因为加密算法是按ENCRYPT_BLOCK_SIZE 大小的块加密的,所以被加密的 // 数据长度必须是ENCRYPT_BLOCK_SIZE 的整数倍。下面计算一次加密的 // 数据长度。
dwBlockLen = 1000 - 1000 % ENCRYPT_BLOCK_SIZE;
//-------------------------------------------------------------------- // Determine the block size. If a block cipher is used, // it must have room for an extra block.
if(ENCRYPT_BLOCK_SIZE > 1) dwBufferLen = dwBlockLen + ENCRYPT_BLOCK_SIZE; else dwBufferLen = dwBlockLen;
//-------------------------------------------------------------------- // Allocate memory. if(pbBuffer = (BYTE *)malloc(dwBufferLen)) { printf("Memory has been allocated for the buffer. /n"); } else { HandleError("Out of memory. /n"); } //-------------------------------------------------------------------- // In a do loop, encrypt the source file and write to the source file.
do {
//-------------------------------------------------------------------- // Read up to dwBlockLen bytes from the source file. dwCount = fread(pbBuffer, 1, dwBlockLen, hSource); if(ferror(hSource)) { HandleError("Error reading plaintext!/n"); }
//-------------------------------------------------------------------- // 加密数据 if(!CryptEncrypt( hKey, //密钥 0, //如果数据同时进行散列和加密,这里传入一个 //散列对象 feof(hSource), //如果是最后一个被加密的块,输入TRUE.如果不是输. //入FALSE这里通过判断是否到文件尾来决定是否为 //最后一块。 0, //保留 pbBuffer, //输入被加密数据,输出加密后的数据 &dwCount, //输入被加密数据实际长度,输出加密后数据长度 dwBufferLen)) //pbBuffer的大小。 { HandleError("Error during CryptEncrypt. /n"); }
//-------------------------------------------------------------------- // Write data to the destination file.
fwrite(pbBuffer, 1, dwCount, hDestination); if(ferror(hDestination)) { HandleError("Error writing ciphertext."); }
} while(!feof(hSource)); //-------------------------------------------------------------------- // End the do loop when the last block of the source file has been // read, encrypted, and written to the destination file.
//-------------------------------------------------------------------- // Close files.
if(hSource) fclose(hSource); if(hDestination) fclose(hDestination);
//-------------------------------------------------------------------- // Free memory.
if(pbBuffer) free(pbBuffer);
//-------------------------------------------------------------------- // Destroy session key.
if(hKey) CryptDestroyKey(hKey);
//-------------------------------------------------------------------- // Destroy hash object.
if(hHash) CryptDestroyHash(hHash);
//-------------------------------------------------------------------- // Release provider handle.
if(hCryptProv) CryptReleaseContext(hCryptProv, 0); return(TRUE); } // End of Encryptfile
//-------------------------------------------------------------------- // This example uses the function HandleError, a simple error // handling function, to print an error message to the standard error // (stderr) file and exit the program. // For most applications, replace this function with one // that does more extensive error reporting.
void HandleError(char *s) { fprintf(stderr,"An error occurred in running the program. /n"); fprintf(stderr,"%s/n",s); fprintf(stderr, "Error number %x./n", GetLastError()); fprintf(stderr, "Program terminating. /n"); exit(1); } // End of HandleError 上面的代码来自MSDN,并作了修改。注释已经很详细了,这里就不赘述了, 解密与加密大同小异,大家可以自己看代码。这次先写这么多,也许很多人觉得我写这些大家都知道,并且也太简单了。不要急慢慢来,嘿嘿:)接下来会有一些比较深入和实用的技术。 参考: MSDN相关章节。 (注:如果代码编译不过,加入宏定义:_WIN32_WINNT=0x0400)
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