C++: 基于OpenSSL的AES256加解密测试

时间：2024-03-11 14:08:01

2018-07-12

       暑假要求专业实习，要有周记和工作总结。之前老早就有过写博客的想法，因为可以让自己的学习生涯有迹可循。不过租的服务器即将到期，就不自己建站了。希望通过博客园这个平台记录下自己的成长吧。希望自己能坚持下去，也希望能留下一些对别人有用的东西。

       第一篇内容是关于使用OpenSSL库对字符串和文件进行AES256加解密：

       环境：   操作系统：windows 10

                     开发工具：Visual Studio 2015

关于OpenSSL 安装配置参考以下博客，传送门：https://www.jb51.net/article/119025.htm

OpenSSL简介

       OpenSSL是一个基于密码学的安全开发包，OpenSSL提供的功能相当强大和全面，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。具体包含以下功能： 

1.对称加密算法        

      OpenSSL一共提供了8种对称加密算法，其中7种是分组加密算法，仅有的一种流加密算法是RC4。这7种分组加密算法分别是AES、DES、Blowfish、CAST、IDEA、RC2、RC5，都支持电子密码本模式（ECB）、加密分组链接模式（CBC）、加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）四种常用的分组密码加密模式。其中，AES使用的加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）分组长度是128位，其它算法使用的则是64位。事实上，DES算法里面不仅仅是常用的DES算法，还支持三个密钥和两个密钥3DES算法。 

2.非对称加密算法 

       OpenSSL一共实现了4种非对称加密算法，包括DH算法、RSA算法、DSA算法和椭圆曲线算法（EC）。DH算法一般用户密钥交换。RSA算法既可以用于密钥交换，也可以用于数字签名，当然，如果你能够忍受其缓慢的速度，那么也可以用于数据加密。DSA算法则一般只用于数字签名。 

3.信息摘要算法      

       OpenSSL实现了5种信息摘要算法，分别是MD2、MD5、MDC2、SHA（SHA1）和RIPEMD。SHA算法事实上包括了SHA和SHA1两种信息摘要算法，此外，OpenSSL还实现了DSS标准中规定的两种信息摘要算法DSS和DSS1。 

4.密钥和证书管理 

       密钥和证书管理是PKI的一个重要组成部分，OpenSSL为之提供了丰富的功能，支持多种标准。 首先，OpenSSL实现了ASN.1的证书和密钥相关标准，提供了对证书、公钥、私钥、证书请求以及CRL等数据对象的DER、PEM和BASE64的编解码功能。OpenSSL提供了产生各种公开密钥对和对称密钥的方法、函数和应用程序，同时提供了对公钥和私钥的DER编解码功能。并实现了私钥的PKCS#12和PKCS#8的编解码功能。OpenSSL在标准中提供了对私钥的加密保护功能，使得密钥可以安全地进行存储和分发。 在此基础上，OpenSSL实现了对证书的X.509标准编解码、PKCS#12格式的编解码以及PKCS#7的编解码功能。并提供了一种文本数据库，支持证书的管理功能，包括证书密钥产生、请求产生、证书签发、吊销和验证等功能。 事实上，OpenSSL提供的CA应用程序就是一个小型的证书管理中心（CA），实现了证书签发的整个流程和证书管理的大部分机制。 

5.SSL和TLS协议 

       SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层)是一种基于Web应用的安全通信协议，最早由Netscape（网景）公司提出。SSL介于TCP协议和应用层 协议之间，主要作用就是将HTTP、FTP等应用层的数据进行加密然后依托可靠的TCP协议在互联网上传输到目的地，其中最典型的应用就是https。

 

代码展示

 

  1 #include <openssl/aes.h>
  2 #include <time.h>
  3 #include "iostream"
  4 using namespace std;
  5 #include "string"
  6 #include "fstream"
  7 #pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
  8 #pragma comment(lib,"libssl.lib")
  9 #pragma comment(lib,"libcrypto.lib")
 10 
 11 #define RELESE(P) if (P)        \
 12 {                                \
 13     delete P;                    \
 14     P = NULL;                    \
 15 }
 16 
 17 #define RELESE_ARRAY(P) if (P)  \
 18 {                                \
 19     delete[] P;                    \
 20     P = NULL;                    \
 21 }
 22 
 23 
 24 // 测试使用aes加密算法的例子(字符串)
 25 /*
 26 int main()
 27 {
 28     unsigned char buf[16];
 29     memset(buf, 1, sizeof(buf));
 30     strcpy((char *)buf, "this is mingwen");
 31 
 32     cout << "current buf value is :" << buf << endl;
 33 
 34     unsigned char buf2[16];
 35     unsigned char buf3[16];
 36     unsigned char aes_keybuf[32];
 37 
 38     memset(aes_keybuf, 0, sizeof(aes_keybuf));
 39     strcpy((char *)aes_keybuf, "key1");
 40     cout << "current aes_keybuf value is :" << aes_keybuf << endl;
 41     AES_KEY aeskey;
 42 
 43     AES_set_encrypt_key(aes_keybuf, 256, &aeskey);
 44     //cout << "AESkey is:" << aeskey << endl;
 45 
 46     AES_encrypt(buf, buf2, &aeskey);
 47     cout << "current buf2 value is :" << buf2 << endl;
 48 
 49     memset(aes_keybuf, 0, sizeof(aes_keybuf));
 50     strcpy((char *)aes_keybuf, "key2");
 51     cout << "current aes_keybuf value is :" << aes_keybuf << endl;
 52     
 53     AES_set_decrypt_key(aes_keybuf, 256, &aeskey);
 54 
 55     AES_decrypt(buf2, buf3, &aeskey);
 56     cout << "current buf2 value is :" << buf2 << endl;
 57     cout << "*********************************" << endl;
 58     cout << "current buf3 value is :" << buf3 << endl;
 59 
 60     if (memcmp(buf, buf3, sizeof(buf)) != 0)
 61         printf("AES256 test success\r\n");
 62     else
 63         printf("AES256 test fail\r\n");
 64     return 0;
 65 }
 66 */
 67 
 68 
 69 
 70 
 71 // AES文件加密函数 ///////////////////////////////////////////////////////////
 72 int TestAesEncryptFile(std::string in_file_path, std::string out_file_path, char Key[32])
 73 {
 74     int encrypt_chunk_size = 16;
 75 
 76     ifstream fin(in_file_path.c_str(), ios::binary);
 77     ofstream fout(out_file_path, ios::binary);
 78 
 79     if (!fin)
 80     {
 81         cout << "Can not open fin file." << endl;
 82         return 1;
 83     }
 84     if (!fout)
 85     {
 86         cout << "Can not open fout file." << endl;
 87         return 1;
 88     }
 89 
 90     //用指定密钥对一段内存进行加密，结果放在outbuffer中
 91     unsigned char aes_keybuf[32];
 92     memset(aes_keybuf, 0, sizeof(aes_keybuf));
 93     strcpy((char *)aes_keybuf, Key);
 94     AES_KEY aeskey;
 95     AES_set_encrypt_key(aes_keybuf, 256, &aeskey);
 96 
 97     char *in_data = new char[encrypt_chunk_size + 1];
 98     char *out_data = new char[encrypt_chunk_size + 1];
 99     while (!fin.eof())
100     {
101         fin.read(in_data, encrypt_chunk_size);
102         if (fin.gcount() < encrypt_chunk_size)
103         {
104             fout.write(in_data, fin.gcount());
105         }
106         else
107         {
108             AES_encrypt((const unsigned char *)in_data, (unsigned char *)out_data, &aeskey);
109             fout.write(out_data, fin.gcount());
110         }
111     };
112 
113     fout.close();
114     fin.close();
115 
116     RELESE_ARRAY(in_data);
117     RELESE_ARRAY(out_data);
118 
119     return 0;
120 }
121 
122 // AES文件解密函数 //////////////////////////////////////////////////////////
123 int TestAesDecryptFile(std::string in_file_path, std::string out_file_path, char Key[32])
124 {
125     int encrypt_chunk_size = 16;
126     ifstream fin(in_file_path.c_str(), ios::binary);
127     ofstream fout(out_file_path, ios::binary);
128 
129     if (!fin)
130     {
131         cout << "Can not open fin file." << endl;
132         return 1;
133     }
134     if (!fout)
135     {
136         cout << "Can not open fout file." << endl;
137         return 1;
138     }
139 
140     //用指定密钥对一段内存进行加密，结果放在outbuffer中
141     unsigned char aes_keybuf[32];
142     memset(aes_keybuf, 0, sizeof(aes_keybuf));
143     strcpy((char *)aes_keybuf, Key);
144     AES_KEY aeskey;
145     AES_set_decrypt_key(aes_keybuf, 256, &aeskey);
146 
147     char *in_data = new char[encrypt_chunk_size + 1];
148     char *out_data = new char[encrypt_chunk_size + 1];
149     int i = 0;
150     while (!fin.eof())
151     {
152         fin.read(in_data, encrypt_chunk_size);
153         if (fin.gcount() < encrypt_chunk_size)
154         {
155             fout.write(in_data, fin.gcount());
156         }
157         else
158         {
159             AES_decrypt((unsigned char *)in_data, (unsigned char *)out_data, &aeskey);
160             fout.write(out_data, fin.gcount());
161         }
162     };
163 
164     fout.close();
165     fin.close();
166 
167     RELESE_ARRAY(in_data);
168     RELESE_ARRAY(out_data);
169 
170     return 0;
171 }
172 
173 int main()
174 {
175     time_t t1, t2, t3, t4;
176     t1 = time(NULL);
177     printf("加解密起始时间： %s\n", ctime(&t1));
178     TestAesEncryptFile("D://model.bin", "D://model.bin.enc", "xxyy1234567890");
179     t2 = time(NULL);
180     printf("AES256加密成功!\n");
181     printf("加密用时: %lld秒\n", (t2 - t1));
182     t3 = time(NULL);
183     TestAesDecryptFile("D://model.bin.enc", "D://modelnew.bin", "xxyy1234567890");
184     t4 = time(NULL);
185     printf("AES256解密成功!\n");
186     printf("解密用时: %lld秒\n", (t4 - t3));
187 
188     return 0;
189 }

 

测试结果

测试文件：model.bin (920MB)

 

windows命令行进入工作目录，执行 fc model.bin modelnew.bin >> 1.txt 比较model.bin和modelnew.bin异同：

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至此，AES256加解密测试顺利结束。

 

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