Microsoft CryptoAPI 加密

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。

使用Microsoft CryptoAPI 加密的一般步骤：

先使用CryptAcquireContext 获得CSP，要判断CSP是否存在，如没有则创建。 然后在 CryptCreateHash创建HASH对象，用密码来获取一个HASH Data，然后CryptDeriveKey获得会话密钥。 CryptEncrypt加密数据。

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

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