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Open SSL 3.0相关知识以及源码流程分析

编译

• windows环境编译

1、工具安装

安装安装perl脚本解释器、安装nasm汇编器(添加到环境变量)、Visual Studio编译工具

安装dmake

 ppm install dmake # 需要过墙

2、开始编译

# 1、找到Visual Studio命令行编译工具目录 或者菜单栏直接启动对应架构的cmd程序
# D:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio\2017\Enterprise\VC\Auxiliary\Build
# 找到合适的编译架构bat 双击 比如：vcvars32.bat# 2、进入openssl目录
cd D:\openssl-openssl-3.1.0# 3、perl生成对应的makefile
# -prefix 是编译后输出的路径，默认会生成到C:\Program Files (x86)目录
perl Configure VC-WIN32 --prefix=D:\openssl-openssl-3.1.0\mybuild# 4、编译等待
nmake# 5、安装到指定目录
# 编译好的文件安装到指定目录，默认是C:\Program Files (x86)\OpenSSL，如果是在C盘，运行控制台是需要有管理员权限
nmake install

• Linux编译

# 1、解压进入目录
# 2、config配置
./config
# 3、编译
make
# 4、安装库到指定目录 /usr/local/include/openssl /usr/local/lib
make install

• 基础使用

Open SSL 3.0支持国密sm2 sm3 sm4

包含对称加密、非对称加密、单向散列、伪随机、签名、密码交换、证书等一系列算法库。

applink错误处理

解决办法：

// 属性配置  -> C++ -> 预处理器   _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
extern "C"
{#include <openssl/applink.c>
};

编码原理

• Base16

用16进制来编码

static const char BASE16_ENC_TAB[] = "0123456789ABCDEF";
static const char BASE16_DEC_TAB[128] = {-1,											// 0-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,	    // 1-10-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,	    // 11-20-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,	    // 21-30-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,	    // 31-40-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1,  0,  1,  2,	    // 41-503,  4,  5,  6,  7,  8,  9, -1, -1, -1,	    // 51-60-1, -1, -1, -1, 10, 11, 12, 13, 14, 15,	    // 61-70
};int base16Encode(const unsigned char* in, int size, char* out)
{for (int i = 0; i < size; i++){// 一个字节取出高4位和低4位char h = in[i] >> 4; // 移位丢弃低位char low = in[i] & 0x0F; // & 去掉高位out[i * 2] = BASE16_ENC_TAB[h]; // 0~15映射到对应字符串out[i * 2 + 1] = BASE16_ENC_TAB[low];}// base16转码后空间扩大一倍  4位转成一个字符  1个字符转成2个字符return size * 2;
}int base16Decode(const string& in, unsigned char* out)
{// 将两个字符拼接成一个字符for (int i = 0; i < in.size(); i += 2){unsigned char ch = in[i];  // 高位转换的字符unsigned char cl = in[i + 1]; // 低位转换的字符unsigned char h = BASE16_DEC_TAB[ch];  // 转换成原来的值unsigned char l = BASE16_DEC_TAB[cl];// 两个4位拼成一个字符out[i / 2] = h << 4 | l;}return in.size() / 2;
}int main(int argc, char* argv[])
{const unsigned char data[] = "测试Base16";int len = sizeof(data);char out1[1024] = { 0 };unsigned char out2[1024] = { 0 };cout << data << endl;int encode_result = base16Encode(data, len, out1);cout << "encode_result = " << encode_result << " out1:" << out1 << endl;int decode_result = base16Decode(out1, out2);cout << "decode_result = " << decode_result << " out2:" << out2 << endl;getchar();return 0;
}

• Base64

二进制转字符串

原理：

把3个8位字节(3x8=24)转化为4个6位的字节(4x6=24),之后在6位的前面补两个0，形成8位一个字节的形式。如果剩下的字符不足3个字节，则用0填充，输出字符使用“=”,因此编码后输出的文本末尾可能会出现1或者2个“=”。

• Open SSL bio接口

使用bio接口实现base64编码

#include "Base64.h"
#include <openssl/bio.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/buffer.h>
#include <iostream>int Base64::base64Encode(const unsigned char* in, int len, char* out_base64)
{if (!in || len <= 0 || !out_base64){return 0;}// 内存源 sourceauto mem_bio = BIO_new(BIO_s_mem());if (!mem_bio){return 0;}// base64 filter// BIO_new创建bio对象// BIO_f_base64封装了base64编码方法的BIO，写的时候编码，读的时候解码// BIO_s_mem 封装了内存操作的bio接口，包括对内存的读写操作auto b64_bio = BIO_new(BIO_f_base64());if (!b64_bio){BIO_free(mem_bio);return 0;}// 形成bio链，连接两个对象到链表中b64_bio->mem_bio// b64-memBIO_push(b64_bio, mem_bio);// 设置超过64字节不添加换行符， 解码需要对应的设置BIO_set_flags(b64_bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);// 写入到base64 filter进行编码，结果会传递到链表的下一个节点// 到mem中读取结果（链表头部代表了整个链表）// BIO_write 编码 3字节-> 4字节 不足3字节补充0和=// 编码数据每64字节会加\n 换行符, 默认结尾有换行符int re = BIO_write(b64_bio, in, len);if (re <= 0){// 释放整个链表节点BIO_free_all(b64_bio);return 0;}// 刷新缓存，写入链表的memBIO_flush(b64_bio);// 从链表源内存读取int outsize = 0;BUF_MEM* p_data = 0;BIO_get_mem_ptr(b64_bio, &p_data);if (p_data){memcpy(out_base64, p_data->data, p_data->length);outsize = p_data->length;}BIO_free_all(b64_bio);return outsize;
}int Base64::base64Decode(const char* in, int len, unsigned char* out_data)
{if (!in || len <= 0 || !out_data){return 0;}// 内存源 密文// 创建一个内存型的bio对象auto mem_bio = BIO_new_mem_buf(in, len);if (!mem_bio){return 0;}// base64 filterauto b64_bio = BIO_new(BIO_f_base64());if (!b64_bio){BIO_free(mem_bio);return 0;}BIO_push(b64_bio, mem_bio);// 与编码对应BIO_set_flags(b64_bio, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);// 读取解码size_t size = 0;// BIO_read_ex 从bio接口读出len字节到buf中int re = BIO_read_ex(b64_bio, out_data, len, &size);BIO_free_all(b64_bio);return size;
}// main.cpp
int main(int argc, char* argv[])
{Base64 *base = new Base64();const unsigned char data[] = "测试Base64阿斯顿发到付亲戚212阿发的顺丰到付412341324321432141243按时发放";int len = sizeof(data);char out[1024] = { 0 };int res = base->base64Encode(data, len, out);if (res > 0){cout << "[" << out <&