OpenSSL入门：密码学基础知识

密码学基础知识

密码学是一门研究怎样确保信息平安的学科，它包括加密和解密技术，以确保信息在传输或存储过程中的机密性、完整性和可用性。OpenSSL是一个开源的加密工具包，它提供了大量的密码学功能。在起始学习OpenSSL之前，了解一些密码学基础知识是非常必要的。

1. 加密算法

加密算法是密码学的核心，它将明文转换成密文的过程称为加密，将密文转换成明文的过程称为解密。以下是几种常见的加密算法：

1.1 对称加密算法

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。常见的对称加密算法有：

• DES（数据加密标准）
• 3DES（三重数据加密算法）
• AES（高级加密标准）

以下是一个使用AES加密算法的示例代码：

#include 
int main() {
    const char *key = "12345678";
    const char *iv = "12345678";
    const char *plaintext = "Hello, World!";
    unsigned char ciphertext[256];
    AES_KEY aes_key;
    AES_set_encrypt_key(key, 128, &aes_key);
    AES_cbc_encrypt((unsigned char *)plaintext, ciphertext, strlen(plaintext), &aes_key, (unsigned char *)iv, AES_ENCRYPT);
    // 输出密文
    for (int i = 0; i < strlen(plaintext); i++) {
        printf("%02x", ciphertext[i]);
    }
    return 0;
}

1.2 非对称加密算法

非对称加密算法使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。常见的非对称加密算法有：

• RSA
• DSA
• ECC（椭圆曲线加密）

以下是一个使用RSA加密算法的示例代码：

#include 
#include 
#include 
int main() {
    RSA *rsa = RSA_new();
    BIGNUM *bn = BN_new();
    BIGNUM *pubkey_bn = BN_new();
    BIGNUM *privkey_bn = BN_new();
    unsigned char *pubkey = NULL;
    unsigned char *privkey = NULL;
    unsigned char *message = "Hello, World!";
    unsigned char *encrypted = NULL;
    int message_len = 0;
    // 生成密钥对
    BN_set_word(bn, RSA_F4);
    RSA_generate_key_ex(rsa, 2048, bn, NULL);
    // 获取公钥和私钥
    pubkey_bn = RSA_get_n(rsa);
    privkey_bn = RSA_get_d(rsa);
    message_len = RSA_size(rsa);
    // 生成公钥和私钥字符串
    pubkey = RSA_bn2pubkey(pubkey_bn, NULL);
    privkey = RSA_bn2privkey(privkey_bn, NULL);
    // 加密消息
    encrypted = RSA_encrypt(message, message_len, rsa, RSA_NO_PADDING);
    // 输出加密后的消息
    for (int i = 0; i < message_len; i++) {
        printf("%02x", encrypted[i]);
    }
    // 清理资源
    RSA_free(rsa);
    BN_free(bn);
    BN_free(pubkey_bn);
    BN_free(privkey_bn);
    OPENSSL_free(pubkey);
    OPENSSL_free(privkey);
    OPENSSL_free(encrypted);
    return 0;
}

2. 数字签名

数字签名是一种用于验证信息完整性和身份的技术。它使用私钥对数据进行签名，公钥可以用来验证签名的有效性。数字签名的关键用途包括：

• 确保消息在传输过程中未被篡改
• 验证消息发送者的身份
• 提供消息的不可否认性

以下是一个使用RSA算法生成数字签名的示例代码：

#include 
#include 
#include 
int main() {
    RSA *rsa = RSA_new();
    BIGNUM *bn = BN_new();
    unsigned char *message = "Hello, World!";
    unsigned char *signature = NULL;
    unsigned int signature_len = 0;
    // 生成密钥对

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