实验一-密码引擎-加密API实现与测试
1 下载并查找GMT 0018-2012密码设备应用接口规范原始文档进行学习 （5分）
2 实现GMT 0018-2012密码设备应用接口规范的接口函数，至少实现：
1）设备管理中的打开设备，关闭设备，获取设备信息，产生随机数（4分）
2）密钥管理导出 ECC 签名公钥;SDF_ExportSignPublicKey_ECC I.导出 ECC加密公钥∶SDF_ExportEncPublicKey_ECC J. 产生 ECC非对称密钥对并输出∶SDF_GenerateKeyPair_ECC K. （6分）
3）非对称算法（至少支持SM2）：外部密钥 ECC验证∶SDF_ExternalVerify_ECC ，内部密钥 ECC签名;SDF_InternalSign_ECC ，内部密钥 ECC验证∶SDF_InternalVerify_ECC 外部密钥 ECC加密∶SDF_ExternalEncrypt_ECC （8分）
4）对称算法（至少支持SM4）∶SDF_Encrypt 对称解密∶SDF_Dccrypt 计算 MAC∶SDF_CalculateMAC（6分）
5）杂凑算法（至少支持SM3）：· 杂凑运算初始化∶SDF_HashInit· 多包杂凑运算∶SDF_HashUpdate· 杂凑运算结束∶SDF_HashFinal（6分）
密钥管理要求（10分）
基于本标准设计、开发的密码设备在密钥管理方面，应满足以下要求; 1）设备密钥的使用不对应用系统开放; 2） 密钥必须用安全的方法产生并存储;
3） 在任何时间、任何情况下，除公钥外的密钥均不能以明文形式出现在密码设备外; 4） 密码设备内部存储的密钥应具备有效的密钥保护机制，防止解剖、探测和非法读取; 5） 密码设备内部存储的密钥应具备权限控制机制，防止非法使用和导出。
设备状态要求（5分）
基于本标准设计、开发的密码设备在设备状态方面，应满足以下要求; 1） 密码设备应具有初始和就绪两个状态;
2） 未安装设备密钥的密码设备应处干初始状态，已安装设备密钥的密码设备应处于就绪状态; 3） 在初始状态下，除可读取设备信息、设备密钥的生成或恢复操作外，不能执行任何操作，生成或恢复设备密钥后，密码设备处于就绪状态;
4） 在就绪状态下，除设备密钥的生成或恢复操作外，应能执行任何操作; 5） 在就绪状态下进行的密钥操作，设备操作员应经过密码设备的认证。
一、下载并查找GMT 0018-2012密码设备应用接口规范原始文档进行学习
基础密码服务包括密钥生成、单一的密码运算、文件管理等服务。
本标准采用C语言描述接口函数，无特别说明时，函数中参数的长度单位均为字节数。
二、实现GMT 0018-2012密码设备应用接口规范的接口函数
1）设备管理中的打开设备，关闭设备，获取设备信息，产生随机数
2）密钥管理导出 ECC 签名公钥;SDF_ExportSignPublicKey_ECC I.导出 ECC加密公钥∶SDF_ExportEncPublicKey_ECC J. 产生 ECC非对称密钥对并输出∶SDF_GenerateKeyPair_ECC K.
3）非对称算法（至少支持SM2）：外部密钥 ECC验证∶SDF_ExternalVerify_ECC ，内部密钥 ECC签名;SDF_InternalSign_ECC ，内部密钥 ECC验证∶SDF_InternalVerify_ECC 外部密钥 ECC加密∶SDF_ExternalEncrypt_ECC （8分）
4）对称算法（至少支持SM4）∶SDF_Encrypt 对称解密∶SDF_Dccrypt 计算 MAC∶SDF_CalculateMAC（6分）
5）杂凑算法（至少支持SM3）：· 杂凑运算初始化∶SDF_HashInit· 多包杂凑运算∶SDF_HashUpdate· 杂凑运算结束∶SDF_HashFinal（6分）
密钥管理要求（10分）
基于本标准设计、开发的密码设备在密钥管理方面，应满足以下要求; 1）设备密钥的使用不对应用系统开放; 2） 密钥必须用安全的方法产生并存储;
3） 在任何时间、任何情况下，除公钥外的密钥均不能以明文形式出现在密码设备外; 4） 密码设备内部存储的密钥应具备有效的密钥保护机制，防止解剖、探测和非法读取; 5） 密码设备内部存储的密钥应具备权限控制机制，防止非法使用和导出。
设备状态要求
基于本标准设计、开发的密码设备在设备状态方面，应满足以下要求; 1） 密码设备应具有初始和就绪两个状态;
2） 未安装设备密钥的密码设备应处干初始状态，已安装设备密钥的密码设备应处于就绪状态; 3） 在初始状态下，除可读取设备信息、设备密钥的生成或恢复操作外，不能执行任何操作，生成或恢复设备密钥后，密码设备处于就绪状态;
4） 在就绪状态下，除设备密钥的生成或恢复操作外，应能执行任何操作; 5） 在就绪状态下进行的密钥操作，设备操作员应经过密码设备的认证。
代码如下
#ifndef _SDF_H
#define _SDF_H
//定义设备信息结构
typedef struct DeviceInfo_st{
unsigned char IssuerName[40]; //设备生产商名称
unsigned char DeviceName[16];
unsigned char DeviceSerial[16];
unsigned int DeviceVersion;
unsigned int StandardVersion;
unsigned int AsymAlgAbility[2];
unsigned int SymAlgAbility;
unsigned int HashAlgAbility;
unsigned int BufferSize;
}DEVICEINFO;
//Error Code
#define SDF_OK 0x0 //操作成功
#define SDR_BASE 0x01000000 //错误码基础值
#define SDR_UNKNOWERR SDR_BASE+0x00000001 //未知错误
#define SDR_NOTSUPPORT SDR_BASE+0x00000002 //不支持的接口调用
#define SDR_COMMFAIL SDR_BASE +0x00000003 //与设备通信失败
#define SDR_HARDFAIL SDR_BASE+ 0x00000004 //运算模块无响应
#define SDR_OPENDEVICE SDR_BASE+0x00000005 //打开设备失败
#define SDR_OPENSESSION SDR_BASE + 0x00000006 //创建会话失败
#define SDR_PARDENY SDR_BASE +0x00000007 //无私钥使用权限
#define SDR_KEYNOTEXIST SDR_ BASE+0x00000008 //不存在的密钥调用
#define SDR_ALGNOTSUPPORT SDR_BASE + 0x00000009 //不支持的算法调用
#define SDR_ALGMODNOTSUPPORT SDR_BASE+ 0x0000000A //不支持的算法模式调用
#define SDR_PKOPERR SDR_BASE+ 0x0000000B //公钥运算失败
#define SDR_SK OPERR SDR_BASE + 0x0000000C //私钥运算失败
#define SDR_SIGNERR SDR _BASE+0x0000000D //签名运算失败
#define SDR_VERIFYERR SDR_BASE +0x0000000E //验证签名失败
#define SDR_SYMOPERR SDR_BASE+ 0x0000000F //对称算法运算失败
#define SDR_STEPERR SDR_BASE+0x00000010 //多步运算步骤锗误
#define SDR_FILES1ZEERR SDR_BASE+0x00000011 //文件长度超出限制
#define SDR_FILENOEXIST SDR_BASE+0x00000012 //指定的文件不存在
#define SDR_FILEOFSERR SDR_BASE+0x00000013 //文件起始位置错误
#define SDR_KEYTYPEERR SDR_BASE+0x00000014 //密钥类型缙误
#define SDR_KEYERR SDR_BASE+0x00000015 //密钥缙误
#define SDR_ENCDATAERR SDR_BA3E+0x00000016 //ECC加密数据错误
#define SDR_RANDERR SDR_BASE+0x00000017 //随机数产生失败
#define SDR_PRKRERR SDR_BASE+0x00000018 //私钥使用权限获取失败
#define SDR_MACFRR SDR_BASE+0x00000019 //MAC运算失败
#define SDR_FILEEXISTS SDR_BASE+ 0x0000001A //指定文件已存在
#define SDR_FILEWERR SDR_BASE+0x0000001B //文件写入失败
#define SDR_NORUFFER SDR_BASE+0x0000001c //存储空间不足
#define SDR_INARGERR SDR_BASE+0x0000001D //输入参数错误
#define SDR_OUTARGERR SDR_BASE +0x0000001E //输出参数错误
//设备管理
/*
功能：打开密码设备
参数:
phDeviceHandle[out]返回设备句柄
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
备注:
phDeviceHandle由函数初始化并填写内容
*/
int SDF_OpenDevice(void ** phDeviceHandle);
/*
功能：关闭密码设备,并释放相关资源。
参数:
hDeviceHandle[in] 已打开的设备句柄
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_CloseDevice( void * hDeviceHandle);
/*
功能：获取密码设备能力描述。
参数:
hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
pstDeviceInfo [out] 设备能力描述信息,内容及格式见设备信息定义
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GetDeviceInfo(
void * hSessionHandle,
DEVICEINFO * pstDeviceInfo);
/*
功能：获取指定长度的随机数。
参数：hSessionHandle[in] 与设备建立的会话句柄
uilength[in] 欲获取的随机数长度
pucRandom[out] 缓冲区指针,用于存放获取的随机数
返回值:
0 成功
非0 失败,返回错误代码
*/
int SDF_GenerateRandom (
void * hSessionHandle,unsigned int uiLength,
unsigned char * pucRandom);
#endif
写main.c，其中调用src里定义的函数
test/main.c
#include
#include
#include "sdf.h"
int main(){
void **pdh;
pdh=(void **)malloc(20); //给pdh分配空间
int ret;
ret = SDF_OpenDevice(pdh); //返回handle的指针
if(ret != SDF_OK)
{
printf("打开设备失败\n");
}
else
{
printf("打开设备成功！\n");
}
printf("查看设备信息\n");
DEVICEINFO a;
ret = SDF_GetDeviceInfo(*pdh,&a);
if(ret !=SDF_OK)
printf("查看设备信息失败！\n");
else
printf("查看设备信息成功！\n");
printf("设备名字叫做%s\n",a.DeviceName);
printf("设备版本号为%d\n",a.DeviceVersion);
printf("想要获取的随机数长度为：\n");
int n;
scanf("%d",&n);
char string[100];
ret = SDF_GenerateRandom(*pdh,n,string);
if(ret !=SDF_OK)
printf("生成随机数失败！");
else
printf("生成的随机数为%s\n",string);
ret = SDF_CloseDevice(*pdh);
if(ret != SDF_OK)
{
printf("关闭不成功！\n");
}
else
{
printf("关闭成功！\n");
}
}
sdf.c实现函数
src/sdf.c
#include
# include
#include
#include "sdf.h"
#include
#include
int SDF_OpenDevice( void ** phDeviceHandle)
{
return SDF_OK;
}
int SDF_CloseDevice( void * hDeviceHandle)
{
return SDF_OK;
}
int SDF_GetDeviceInfo(void * hSessionHandle,DEVICEINFO * pstDeviceInfo)
{
DEVICEINFO di;
strcpy(di.IssuerName,"lzySDF");
strcpy(di.DeviceName,"SDFlzy20181309");
strcpy(di.DeviceSerial,"20210425");
di.DeviceVersion=1;
(*pstDeviceInfo)= di;
return SDF_OK;
}
int SDF_GenerateRandom (void * hSessionHandle,unsigned int uiLength,unsigned char * pucRandom)
{
BIGNUM *bn;
int i;
bn = BN_new(); //生成一个BIGNUM结构
//int bits = 20;
int top = -1;
int bottom = 1;
BN_rand(bn, uiLength, top, bottom); //生成指定bits的随机数
char *a = BN_bn2hex(bn); //转化成16进制字符串
puts(a);
printf("\n");
for(i=0;*(a+i)!='\0';i++)
{
*(pucRandom+i)=*(a+i);
}
*(pucRandom+i)='\0';
BN_free(bn); //释放BIGNUM结构
return SDF_OK;
}
编译指令如下
gcc test/main.c src/sdf.c -o bin/test -Iinclude -lpthread -lcrypto
