OpenSSL 3.1.1 ECC 加密、解密、签名、验签（国密 sm2、sm3）

archLinux user

已于 2023-11-07 10:30:46 修改

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文章标签： c++ 开发语言

于 2023-06-05 13:59:23 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Linuxsisohard/article/details/131044726

这篇文章展示了如何使用OpenSSL3.1.1的新接口进行ECC加密解密，特别是针对国密算法SM2。通过C++类`sm2PrivateKey`和`sm2PublicKey`实现了密钥对生成、公钥导入导出、加密解密以及签名验签的功能。代码中包含了错误处理和内存管理，简化了密码学操作的复杂性。

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OpenSSL 3.1.1 ECC 加密、解密、签名、验签（国密 sm2、sm3)

openssl 3 默认废弃了旧版本（opessl 1.x) 的部分api 导致部分旧ecc 代码无法使用（可以通过配置编译选项打开）
，这里展示如何使用新接口用ECC 进行加密解密。

新接口是真的方便，基本上你都不需要懂啥密码学知识，对我们这种密码白痴来说太好了

头文件
 生成密钥对
 导出公钥&导入公钥
 公钥加密
 私钥解密
 私钥签名
 公钥验签
 工具函数
 所有代码（后来改过）

头文件

小小的封装了一下


#include "openssl/crypto.h"
#include "openssl/types.h"
#include "openssl/x509.h"
#include <openssl/ec.h>
#include <openssl/ecdsa.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/objects.h>
#include <openssl/pem.h>


class sm2PrivateKey;

 struct EVP_CUNSTOM{
   
   
        EVP_PKEY * pkey=NULL;
        ~EVP_CUNSTOM(){
   
   
            if(pkey!=NULL){
   
   
                EVP_PKEY_free(pkey);
            }
        }
    };

class sm2PublicKey{
   
   
    public:
    sm2PublicKey()=default;

    sm2PublicKey(const sm2PublicKey & other){
   
   
        m_pkey=other.m_pkey;
    }

    sm2PublicKey(const std::string & pub_str);

    sm2PublicKey(const unsigned char * pub_str,size_t len);

    std::string Encrypt(const std::string  & message,std::string & error);
	
    bool SignatureVerification(const std::string & signature,const std::string & message,std::string & error);


    std::string GetPublicString();

    std::string GetPublicStringBase64();
private:
   
    std::shared_ptr<EVP_CUNSTOM> m_pkey=nullptr;//使用shared_ptr 防止拷贝构造的时候造成内存泄漏和意外释放
};


class sm2PrivateKey{
   
   
    public:

    sm2PrivateKey();

    sm2PrivateKey(const std::string & priv_str);

    sm2PublicKey CreatePublic();

    std::string Decrypt(const std::string & encoded,std::string & error);

    std::string Signature(const std::string & message ,std::string & error);

    std::string GetPrivateString();

private:

    std::shared_ptr<EVP_CUNSTOM>  M_PKEY=nullptr;
};

生成密钥对

sm2PrivateKey::sm2PrivateKey(){
   
   
    EVP_PKEY *ret = NULL;

    EVP_PKEY_CTX *pkctx = NULL;

    pkctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_SM2, NULL);//创建sm2 上下文
    if(pkctx==NULL){
   
   
        errorL("EVP_PKEY_CTX_new_id");
        return;
    }
    int retV=1;
    retV=EVP_PKEY_keygen_init(pkctx);//初始化sm2 上下文

    if (retV <= 0) {
   
   
       errorL("EVP_PKEY_keygen_init:" << GetErrorStr());
       EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
       return ;
    }


    retV=EVP_PKEY_keygen(pkctx, &ret);//生成密钥对
     if (retV <= 0) {
   
   
        errorL("EVP_PKEY_keygen:" << GetErrorStr());
        EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
        return ;
    }
    EVP_CUNSTOM * cst=new EVP_CUNSTOM{
   
   ret};
    M_PKEY=std::shared_ptr<EVP_CUNSTOM>(cst);
    EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
}

导出公钥和导入公钥

sm2PublicKey sm2PrivateKey::CreatePublic(){
   
   
    unsigned char *buffer=nullptr;
    int retV=i2d_PUBKEY(M_PKEY.get()->pkey, &buffer);//导出
     if (retV <= 0) {
   
   
        errorL("i2d_PUBKEY:" <<GetErrorStr());
        return sm2PublicKey{
   
   };
    }
    //buffer 里的是公钥二进制
    sm2PublicKey pub(buffer,retV);
    //OPENSSL_free(buffer);
    return pub;
}

sm2PublicKey::sm2PublicKey(const unsigned char * pub_str,size_t len){
   
   
    EVP_PKEY * pkey_t=NULL;
    //pkey_t=d2i_PublicKey(EVP_PKEY_SM2,NULL, &pub_str, len);
    pkey_t=d2i_PUBKEY(NULL, &pub_str, len);//导入
    std::string error;
    if(pkey_t==NULL){
   
   
        error=GetErrorStr();
        errorL(error);
        return;
    }
    EVP_CUNSTOM *cst=new EVP_CUNSTOM{
   
   pkey_t};
    m_pkey=std::shared_ptr<EVP_CUNSTOM>(cst);
}

公钥加密

std::string sm2PublicKey::Encrypt(const std::string &message,std::string &error) {
   
   
    std::string encodedstr;
     EVP_PKEY_CTX *pkctx = NULL;
    int retV=1;
    if (!(pkctx = EVP_PKEY_CTX_new(m_pkey.get()->pkey, NULL))) {
   
   //生成上下文
        error=GetErrorStr();
        errorL("EVP_PKEY_CTX_new:" << error);
         EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
         return "";
    }
    retV=EVP_PKEY_encrypt_init(pkctx);//加密初始化
    if (retV <= 0) {
   
   
        error=GetErrorStr();
       errorL("EVP_PKEY_encrypt_init:" <<error);
        EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
        return "";
    }

    size_t outbuflen=0;
    unsigned char * outbuf=NULL;
    retV=EVP_PKEY_encrypt(pkctx, NULL, &outbuflen, 
    		(const unsigned char *)message.c_str(), message.size());//加密 （传NULL 仅获取密文长度）
    if (retV <= 0) {
   
   
        error=GetErrorStr();
        errorL("EVP_PKEY_encrypt:" << error  );
        EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
        return "";
    }
    if(outbuflen==0){
   
   
        errorL("EVP_PKEY_encrypt:" << "no memery");
        EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
        return "";
    }

    outbuf=new unsigned char[outbuflen];

    retV=EVP_PKEY_encrypt(pkctx, outbuf, &outbuflen,
    		 (const unsigned char *)message.c_str(), message.size());//加密
    if (retV <= 0) {
   
   
        error=GetErrorStr();
        errorL("EVP_PKEY_encrypt:" << error  );
        EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
        delete[] outbuf;
        return "";
    }
    encodedstr=std::string((const char *)outbuf,outbuflen);//获取结果
    delete[] outbuf;
    EVP_PKEY_CTX_free(pkctx);
    return encodedstr;
}