2021SC@SDUSC openssl gpu EVP_libgpucrypto库-优快云博客

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本文详细介绍了OpenSSL的EVP模块，包括EVP_PKEY、EVP_MD和EVP_CIPHER等数据结构，以及EVP_DigestInit、EVP_EncryptInit等加密解密函数的使用，阐述了EVP如何封装对称和非对称算法。

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2021SC@SDUSC
21 EVP
21.1 EVP 简介

Openssl EVP(high-level cryptographic functions[1])提供了丰富的密码学中的各种函数。Openssl 中实现了各种对称算法、摘要算法以及签名/验签算法。EVP 函数将这些具体的算法进行了封装。

EVP 主要封装了如下功能函数:

1)实现了 base64 编解码 BIO;
2)实现了加解密 BIO;
3)实现了摘要 BIO;
4)实现了 reliable BIO;
5)封装了摘要算法;
6)封装了对称加解密算法;
7)封装了非对称密钥的加密(公钥)、解密(私钥)、签名与验证以及辅助函数;
7)基于口令的加密(PBE);
8)对称密钥处理;
9)数字信封:数字信封用对方的公钥加密对称密钥，数据则用此对称密钥加密。 发送给对方时，同时发送对称密钥密文和数据密文。接收方首先用自己的私钥解密密钥 密文，得到对称密钥，然后用它解密数据。
10)其他辅助函数。

21.2 数据结构

EVP 数据结构定义在 crypto/evp.h 中
EVP_PKEY

该结构用来存放非对称密钥信息,可以是 RSA、DSA、DH 或 ECC 密钥。其中，ptr 用来存放密钥结构地址，attributes 堆栈用来存放密钥属性

/*
    openssl-1.1.1/crypto/include/internal/evp_int.h:395
*/

/*
 * Type needs to be a bit field Sub-type needs to be for variations on the
 * method, as in, can it do arbitrary encryption....
 */
struct evp_pkey_st {
   
    int type;
    int save_type;
    CRYPTO_REF_COUNT references;
    const EVP_PKEY_ASN1_METHOD *ameth;
    ENGINE *engine;
    ENGINE *pmeth_engine; /* If not NULL public key ENGINE to use */
    union {
   
        void *ptr;
# ifndef OPENSSL_NO_RSA
        struct rsa_st *rsa;     /* RSA */
# endif
# ifndef OPENSSL_NO_DSA
        struct dsa_st *dsa;     /* DSA */
# endif
# ifndef OPENSSL_NO_DH
        struct dh_st *dh;       /* DH */
# endif
# ifndef OPENSSL_NO_EC
        struct ec_key_st *ec;   /* ECC */
        ECX_KEY *ecx;           /* X25519, X448, Ed25519, Ed448 */
# endif
    } pkey;
    int save_parameters;
    STACK_OF(X509_ATTRIBUTE) *attributes; /* [ 0 ] */
    CRYPTO_RWLOCK *lock;
} /* EVP_PKEY */ ;


/*
    openssl-1.1.1/include/openssl/ossl_typ.h:93
*/
typedef struct evp_pkey_st EVP_PKEY;

EVP_MD

该结构用来存放摘要算法信息、非对称算法类型以及各种计算函数。主要各项意义如下:

type: 摘要类型，一般是摘要算法 NID;
pkey_type: 公钥类型，一般是签名算法 NID;
md_size: 摘要值大小，为字节数;
flags: 用于设置标记;
init: 摘要算法初始化函数;
update: 多次摘要函数;
final: 摘要完结函数;
copy: 摘要上下文结构复制函数;
cleanup: 清除摘要上下文函数;
sign: 签名函数，其中 key 为非对称密钥结构地址;
verify: 摘要函数，其中 key 为非对称密钥结构地址。

openssl 对于各种摘要算法实现了上述结构，各个源码位于 cypto/evp 目录下，文件名以 m_开头。Openssl 通过这些结构来封装了各个摘要相关的运算

/*
    openssl-1.1.1/crypto/include/internal/evp_int.h:115
*/

 struct evp_md_st {
   
     int type;
     int pkey_type;
     int md_size;
     unsigned long flags;
     int (*init) (EVP_MD_CTX *ctx);
     int (*update) (EVP_MD_CTX *ctx, const void *data, size_t count);
     int (*final) (EVP_MD_CTX