实验一-密码引擎-3-加密API

实验一-密码引擎-3-加密API研究

任务详情

密码引擎API的主要标准和规范包括：

微软的Crypto API
RAS公司的PKCS#11标准
中国商用密码标准：GMT 0016-2012 智能密码钥匙密码应用接口规范，GMT 0018-2012密码设备应用接口规范等

研究以上API接口，总结他们的异同，并以龙脉GM3000Key为例，写出调用不同接口的代码，提交博客链接和代码链接。

内容：

0. 查找各种标准的原始文档，研究学习

微软的Crypto API
- CryptoAPI 系统体系结构
- Web Crypto API
PKCS#11
- PKCS#11标准文档
中国商用密码标准
- GMT 0016-2012 智能密码钥匙密码应用接口规范
- GMT 0018-2012 密码设备应用接口规范

1. 总结这些API在编程中的使用方式

微软的Crypto API:
- 提供了一组函数用于在 Windows 平台上执行各种加密和安全操作，包括数据加密、数字签名、证书管理等。开发者可以使用这些函数来实现文件加密、数字签名、证书管理等功能，而不需要了解底层加密算法的细节。
PKCS#11:
- 定义了一组平台无关的 API，用于与密码令牌（如硬件安全模块和智能卡）进行交互。提供了对加密对象（如RSA密钥、X.509证书、对称密钥等）的创建、使用、修改和删除的功能。
中国商用密码标准:
- GMT 0016-2012：规定了基于PKI密码体制的智能密码钥匙密码应用接口，包括函数、数据类型、参数定义等。
- GMT 0018-2012：规定了服务类密码设备的应用接口标准，适用于密码设备的研制、使用和应用开发。

2. 列出这些API包含的函数，并进行分类

微软的Crypto API:

加密函数：
- CryptEncrypt, CryptDecrypt
数字签名函数：
- CryptSignMessage, CryptVerifyMessage
证书管理函数：
- CertCreateCertificateContext, CertFreeCertificateContext

PKCS#11:

初始化函数：
- C_Initialize, C_Finalize
对象管理函数：
- C_CreateObject, C_DestroyObject
加密函数：
- C_Encrypt, C_Decrypt

中国商用密码标准:

GMT 0016-2012:

密钥管理函数：
- InitKeyHandle, GenerateKey
加密函数：
- EncryptData, DecryptData

GMT 0018-2012:

设备初始化函数：
- DeviceInit, DeviceFinal
对象管理函数：
- CreateObject, DestroyObject

代码示例

Crypto API

// 主函数
void main(void)

// 加密文件
BOOL EncryptFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword)

// 解密文件
BOOL DecryptFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword)

// 签名文件
BOOL SignFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination)

// 验证签名
BOOL VerifyFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination)

// 错误处理
void HandleError(char *s)
加密文件
打开源文件: hSource = fopen(szSource,“rb”)
取得密钥容器（CSP）句柄: CryptAcquireContext(&hCryptProv,NULL,NULL,PROV_RSA_FULL,0)
创建会话密钥:
CryptCreateHash(hCryptProv,CALG_MD5, 0, 0, &hHash)
CryptHashData(hHash, (BYTE *)szPassword, strlen(szPassword), 0)
CryptDeriveKey(hCryptProv, ENCRYPT_ALGORITHM, hHash, KEYLENGTH, &hKey)
CryptDestroyHash(hHash)
加密数据文件:
CryptEncrypt(hKey, 0, feof(hSource), 0, pbBuffer, &dwCount, dwBufferLen)
清理工作:
free(pbBuffer)
CryptDestroyKey(hKey)
CryptDestroyHash(hHash)
CryptReleaseContext(hCryptProv, 0)
解密文件
打开加密文件（同上）
取得密钥容器（CSP）句柄（同上）
创建会话密钥（同上）
解密数据文件:
CryptDecrypt(hKey, 0, feof(hSource), 0, pbBuffer, &dwCount)
清理工作: （同上）
签名文件
打开源文件（同上）
取得密钥容器（CSP）句柄（同上）
取得签名用的密钥句柄（非对称RSA密钥）
CryptGetUserKey(hCryptProv, AT_SIGNATURE, &hKey)
导出签名用密钥对的公钥
CryptExportKey(hKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, pbKeyBlob, &dwBlobLen)
计算数据文件的Hash值
CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, 0, 0, &hHash)
CryptHashData(hHash, pbBuffer, dwCount, 0)
对数据文件的Hash值进行签名
CryptSignHash(hHash, AT_SIGNATURE, NULL, 0, pbSignature, &dwSigLen)
清理工作: （同上）
验证签名
打开文件（同上）
取得密钥容器（CSP）句

（2）PKCS#11

根据机制标记，可以分为几类：

CKF_ENCRYPT：加密类
CKF_DECRYPT：解密类
CKF_DIGEST：摘要类
CKF_SIGN：签名类
CKF_SIGN_RECOVER：可恢复签名类
CKF_VERIFY：验证类
CKF_VERIFY_RECOVER：可恢复验证类
CKF_GENERATE：密钥产生
CKF_GENERATE_KEY_PAIR：密钥对产生
CKF_WRAP：密钥封装
CKF_UNWRAP：密钥解封
CKF_DERIVE：密钥派生

（3）GMT 0016-2012

（4）GMT 0018-2012

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修单)适用于本文件，

- GM/T0006 密码应用标识规范
- GM/T0009 SM2密码算法使用规范

3. 以龙脉GM3000Key为例，写出调用不同接口的代码

# 使用微软的Crypto API
import win32crypt

def encrypt_data(data, key):
    encrypted_data = win32crypt.CryptEncrypt(data, key)
    return encrypted_data

def decrypt_data(data, key):
    decrypted_data = win32crypt.CryptDecrypt(data, key)
    return decrypted_data

# 使用PKCS#11
from pkcs11 import CryptoToken

def encrypt_data(data, token):
    encrypted_data = token.encrypt(data)
    return encrypted_data

def decrypt_data(data, token):
    decrypted_data = token.decrypt(data)
    return decrypted_data

# 使用GMT 0016-2012
from gmt0016 import SmartKey

def encrypt_data(data, key_handle):
    encrypted_data = SmartKey.encrypt_data(data, key_handle)
    return encrypted_data

def decrypt_data(data, key_handle):
    decrypted_data = SmartKey.decrypt_data(data, key_handle)
    return decrypted_data

# 使用GMT 0018-2012
from gmt0018 import ServiceKeyDevice

def encrypt_data(data, device_handle):
    encrypted_data = ServiceKeyDevice.encrypt(data, device_handle)
    return encrypted_data

def decrypt_data(data, device_handle):
    decrypted_data = ServiceKeyDevice.decrypt(data, device_handle)
    return decrypted_data