openEuler下进行OpenSSL测试

一、SM3

1.实验内容

  • 在openEuler(推荐)或Ubuntu或Windows(不推荐)中完成下面任务
  • 使用OpenSSL的命令计算你的8位学号的摘要值（SM3），提交截图
  • 使用OpenSSL编程对计算"你的8位学号"SM3摘要值，提交代码和运行结果截图。
  • 使用OpenSSL编程对计算内容为"所有同学的8位学号"的文件的SM3摘要值，提交代码和运行结果截图

2.实验过程

（1）使用OpenSSL的命令计算你的8位学号的摘要值（SM3）

（2）ope使用OpenSSL编程对计算"你的8位学号"SM3摘要值

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/err.h>


void tDigest(){
	unsigned char md_value[EVP_MAX_MD_SIZE];
	unsigned int md_len;
	EVP_MD_CTX *mdctx;
	mdctx = EVP_MD_CTX_new();
	char msg1[] = "20201220";
	char msg2[] = "I am Cai Dujun!";
	
	EVP_MD_CTX_init(mdctx);
	EVP_DigestInit_ex(mdctx, EVP_sm3(), NULL);
	EVP_DigestUpdate(mdctx, msg1, strlen(msg1));
	EVP_DigestUpdate(mdctx, msg2, strlen(msg2));
	EVP_DigestFinal_ex(mdctx, md_value, &md_len);
	EVP_MD_CTX_destroy(mdctx);

	printf("Debug:Message1\n%s \nand Message2\n%s \ndigest to:\n",msg1, msg2);
	for(int i = 0; i<md_len; i++){

		printf("0x%02x ", md_value[i]);
	}
	printf("\n");
}

int main(){

	OpenSSL_add_all_algorithms();
	tDigest();
	return 0;
}

（3）使用OpenSSL编程对计算内容为"所有同学的8位学号"的文件的SM3摘要值

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <openssl/evp.h>
void tDigest()
{
        unsigned char sm3_value[EVP_MAX_MD_SIZE]; 
        int sm3_len, i;
        EVP_MD_CTX *sm3ctx; 
        sm3ctx = EVP_MD_CTX_new();
        char msg1[10000] = ""; 
        FILE *file;
        char line[32];
        char *ret;
        file = fopen("all.txt", "r");
        if (!file) {
                printf("文件打开失败!\n");
                exit(0);
        }
        while (ret = fgets(line, sizeof(line), file)) {
                strcat(msg1,line);
        }        printf("all.txt中的内容为\n%s\n",msg1);
        fclose(file);
        EVP_MD_CTX_init(sm3ctx);
        EVP_DigestInit_ex(sm3ctx, EVP_sm3(), NULL);
        EVP_DigestUpdate(sm3ctx, msg1, strlen(msg1));
        EVP_DigestFinal_ex(sm3ctx, sm3_value, &sm3_len);
        EVP_MD_CTX_reset(sm3ctx);
        printf("all.txt的摘要值为:\n");
        for(i = 0; i < sm3_len; i++)
        {
                printf("0x%02x ", sm3_value[i]);
        }
        printf("\n");
}
int main()
{
        OpenSSL_add_all_algorithms();
        tDigest();
        return 0;
}

二、随机数

1.实验内容

  • 在openEuler(推荐)或Ubuntu或Windows(不推荐)中完成下面任务
  • 使用OpenSSL定义一个私有函数 static int getRandom(char *r, int length), 获取length个字节的随机数
  • 把上述函数集成到src中的sdf.c中的SDF_GenerateRandom中
  • 在test中的main.c调用SDF_GenerateRandom进行测试，至少测试1个字节，5个字节，20个字节三种情况。

2.实验过程

（1）使用OpenSSL定义一个私有函数 static int getRandom(char *r, int length), 获取length个字节的随机数

利用OpenSSL中的bn_rand()函数获取伪随机数

（2）把上述函数集成到src中的sdf.c中的SDF_GenerateRandom中

集成如下

main.c传参n至sdf.c的SDF_GenerateRandom中

（3）在test中的main.c调用SDF_GenerateRandom进行测试，至少测试1个字节，5个字节，20个字节三种情况

源代码如下：
sdf.h：

#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

main.c：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#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：


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "sdf.h"
#include <time.h>
#include <openssl/bn.h>
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, "CDJSDF");//tzjSDF
    strcpy(di.DeviceName, "SDF-20201220CDJ");
    strcpy(di.DeviceSerial, "20210425");
    di.DeviceVersion = 20201220;
    (*pstDeviceInfo) = di;

    return SDF_OK;
}
int SDF_GenerateRandom(void *hSessionHandle, unsigned int uiLength, unsigned char *pucRandom)
{
    BIGNUM *bn;

    int i;
    bn = BN_new();

    int top = -1;
    int bottom = 1;
    BN_rand(bn, uiLength, top, bottom);
    char *a = BN_bn2hex(bn);
    puts(a);
    printf("\n");
    for (i = 0; *(a + i) != '\0'; i++)
    {
        *(pucRandom + i) = *(a + i);
    }
    *(pucRandom + i) = '\0';
    BN_free(bn);
    return SDF_OK;
}

三、大数

1.实验内容

  • 在openEuler(推荐)或Ubuntu或Windows(不推荐)中完成下面任务
  • 基于OpenSSL的大数库计算2的N次方，N为你学号的后四位（5‘）
  • 基于OpenSSL的大数库计算你以及前面5位同学和后面5位同学的8位学号的乘积，N为你学号的后四位（5‘）
  • 用Python或bc命令验证计算的正确性（5’）

2.实验过程

（1）基于OpenSSL的大数库计算2的N次方，N为你学号的后四位

1220的16进制是4C4:

编译运行，用bc验证，才发现openeuler没装bc，装bc的同时顺便装一些其他的东西

bc验证

结果一致。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/bn.h>
// 20201220
int main()
{
    BN_CTX *r[3];
    BIGNUM *a;
    BIGNUM *b;
    BIGNUM *c;
    char s[512 + 1] = "2";
    char t[512 + 1] = "4c4";
    char *x;
    r[0] = BN_CTX_new();
    a = BN_new();
    b = BN_new();
    c = BN_new();
    BN_hex2bn(&a, s);
    BN_hex2bn(&b, t);
    BN_exp(c, a, b, r[0]); // r=pow(a,b)
    x = BN_bn2dec(c);
    puts(x);
    BN_free(a);
    BN_free(b);
    BN_free(c);
    BN_CTX_free(r[0]);
    free(x);
    return 0;
}

（2）基于OpenSSL的大数库计算你以及前面5位同学和后面5位同学的8位学号的乘积，N为你学号的后四位

计算并利用bc验证：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <openssl/bn.h>
//20201220
int main()
{
    BN_CTX *r[11];
    BIGNUM *bn[12];
    int i;
    const char s[11][9] = {"20201215", "20201216", "20201217", "20201218", "20201219", "20201220", "20201221", "20201222", "20201223", "20201224", "20201225"};
    char *out;
    char t[2] = "1";
    for (i = 0; i < 11; i++)
    {
        bn[i] = BN_new();
        BN_dec2bn(&bn[i], s[i]);
        r[i] = BN_CTX_new();
    }
    bn[11] = BN_new();
    BN_dec2bn(&bn[11], t);

    for (i = 0; i < 11; i++)
    {

        BN_mul(bn[11], bn[11], bn[i], r[i]);
    }

    out = BN_bn2dec(bn[11]);

    puts(out); //打印出字符串

    for (i = 0; i < 11; i++)
    {
        BN_free(bn[i]);
        BN_CTX_free(r[i]);
    }
    BN_free(bn[i]);

    free(out);

    return 0;
}

（3）用Python或bc命令验证计算的正确性

前面已经用bc验证过了，这里用py验证一下

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