实验一-密码引擎-3-加密API研究--20211313

不同的加密API研究

Crypto API

Crypto API功能

功能：为应用程序开发者提供在Win32环境下使用加密、验证等安全服务时的标准加密接口。CryptoAPI处于应用程序和CSP（cryptographic service provider）之间。CryptoAPI共有五部分组成：简单消息函数（Simplified Message Functions）、低层消息函数（Low-level Message Functions）、基本加密函数（Base Cryptographic Functions）、证书编解码函数（Certificate Encode/Decode Functions）和证书库管理函数（Certificate Store Functions）。其中前三者可用于对敏感信息进行加密或签名处理，可保证网络传输信心的私有性；后两者通过对证书的使用，可保证网络信息交流中的认证性。

Crypto API背景

因为过于复杂的加密算法实现起来非常困难，所以在过去，许多应用程序只能使用非常简单的加密技术，这样做的结果就是加密的数据很容易就可以被人破译。而使用Microsoft提供的加密应用程序接口（即Cryptography API），或称CryptoAPI，就可以方便地在应用程序中加入强大的加密功能，而不必考虑基本的算法。

Crypto API简介

CryptoAPI是一组函数，为了完成数学计算，必须具有密码服务提供者模块（CSP）。Microsoft通过捆绑RSA Base Provider在操作系统级提供一个CSP，使用RSA公司的公钥加密算法，更多的CSP可以根据需要增加到应用中。事实上，CSP有可能与特殊硬件设备（如智能卡）一起来进行数据加密。CryptoAPI接口允许简单的函数调用来加密数据，交换公钥，散列一个消息来建立摘要以及生成数字签名。它还提供高级的管理操作，如从一组可能的CSP中使用一个CSP。此外，CryptoAPI还为许多高级安全性服务提供了基础，包括用于电子商务的SET，用于加密客户机/服务器消息的PCT，用于在各个平台之间来回传递机密数据和密钥的PFX，代码签名等等。CryptoAPI的体系结构。

服务提供者函数

API	功能
CryptAcquireContext	获得指定CSP 的密钥容器的句柄
CryptContextAddRef	对HCRYPTPROV 句柄增加一个应用计数
CryptEnumProviders	枚举当前计算机中的CSP
CryptEnumProviderTypes	枚举CSP 的类型
CryptGetDefaultProvider	对于指定CSP 类型的却省CSP
CryptGetProvParam	得到一个CSP 的属性
CryptInstallDefaultContext	安装先前得到的
HCRYPTPROV	上下文作为当前却省的上下文
CryptReleaseContext	释放由CryptAcquireContext 得到的句柄
CryptSetProvider和CryptSetProviderEx	为指定CSP 类型指定一个却省的CSP
CryptSetProvParam	指定一个CSP 的属性
CryptUninstallDefaultContext	删除先前由CryptInstallDefaultContext 安装的却省上下文

密钥的产生和交换函数

API	功能
CryptAcquireCertificatePrivateKey	对于指定证书上下文得到一个HCRYPTPROV 句柄和dwKeySpec
CryptDeriveKey	从一个密码中派生一个密钥
CryptDestoryKey	销毁密钥
CryptDuplicateKey	制作一个密钥和密钥状态的精确复制
CryptExportKey	把CSP 的密钥做成BLOB 传送到应用程序的内存空间中
CryptGenKey	创建一个随机密钥
CryptGenRandom	产生一个随机数
CryptGetKeyParam	得到密钥的参数
CryptGetUserKey	得到一个密钥交换或签名密钥的句柄
CryptImportKey	把一个密钥BLOB 传送到CSP中
CryptSetKeyParam	指定一个密钥的参数

编码/解码函数

API	功能
CryptDecodeObject	对lpszStructType 结构进行解码
CryptDecodeObjectEx	对lpszStructType 结构进行解码，此函数支持内存分配选项
CryptEncodeObject	对lpszStructType 结构进行编码
CyptEncodeObjectEx	对lpszStructType 结构进行编码，此函数支持内存分配选项

数据加密/解密函数

API	功能
CryptDecrypt	使用指定加密密钥来解密一段密文
CryptEncrypt	使用指定加密密钥来加密一段明文
CryptProtectData	执行对DATA_BLOB 结构的加密
CryptUnprotectData	执行对DATA_BLOB 结构的完整性验证和解密

哈希和数字签名函数

API	功能
CryptCreateHash	创建一个空哈希对象
CryptDestoryHash	销毁一个哈希对象
CryptDuplicateHash	复制一个哈希对象
CryptGetHashParam	得到一个哈希对象参数
CryptHashData	对一块数据进行哈希，把它加到指定的哈希对象中
CryptHashSessionKey	对一个会话密钥进行哈希，把它加到指定的哈希对象中
CryptSetHashParam	设置一个哈希对象的参数
CryptSignHash	对一个哈希对象进行签名
CryptVerifySignature	校验一个数字签名

证书库函数

API	功能
CertAddStoreToCollection	在证书库中增加一个证书
CertCloseStore	关闭一个证书库句柄
CertControlStore	如果证书缓冲区和证书本身内容不相符时，允许给应用程序发一个通知
CertDuplicateStore	通过增加引用计数来复制证书库句柄
CertEnumPhysicalStore	对于指定系统库枚举物理库
CertEnumSystemStore	枚举所有可用的系统库
CertEnumSystemStoreLocation	枚举可用系统库的所有位置
CertGetStoreProperty	得到一个库的属性
CertOpenStore	使用指定库类型来打开证书库
CertOpenSystemStore	打开一个系统证书库
CertRegisterPhysicalStore	在一个注册系统库里增加一个物理库
CertRegisterSystemStore	注册一个系统库
CertRemoveStoreFromCollection	从一个库集合里删除证书库
CertSaveStore	保存证书库
CertSetStoreProperty	设置证书属性
CertUnregisterPhysicalStore	从系统库中删除一个物理库
CertUnregisterSystemStore	反注册一个指定系统库

证书函数

API	功能
CertAddCertificateContextToStore	在证书库里增加一个证书上下文
CertAddCertificateLinkToStore	在证书库里增加一个对不同库里的证书上下文的链接
CertAddEncodedCertificateToStore	把编码证书转换成证书上下文并且把它加到证书库里
CertCreateCertificateContext	从编码证书中创建一个证书上下文。但这个上下文并不放到证书库里
CertCreateSelfSignCertificate	创建一个自签名证书
CertDeleteCertificateFromStore	从证书库里删除一个证书
CertDuplicateCertificate	通过增加引用计数来复制证书上下文
CertEnumCertificateInStore	在证书库里枚举证书上下文
CertFindCertificateInStore	在证书库里寻找证书上下文
CertFreeCertificateContext	释放一个证书上下文
CertGetIssuerCertificateFromStore	在证书库里得到指定主题证书的发行者
CertGetSubjectCertificateFromStore	获得主题证书的上下文
CertGetValidUsages	返回所有证书的用法
CertSerializeCertificateStoreElement	串行化编码证书的证书上下文
CertVerifySubjectCertificateContext	使用发行者来验证主题证书
CryptUIDlgViewContext	显示证书、CRL 或CTL
CryptUIDlgSelectCertificateFromStore	从指定库中显示对话框，可以从中选择证书

证书撤销列表函数

API	功能
CertAddCRLContextToStore	在证书库里增加一个CRL 上下文
CertAddCRLLinkToStore	在不同的库里增加一个CRL 上下文链接
CertAddEncodedCRLToStore	把编码CRL 转化成CRL 上下文然后把它加入到证书库中
CertCreateCRLContext	从编码CRL 中创建CRL 句柄，但不把它加到库中
CertDeleteCRLFromStore	从证书库里删除一个CRL
CertDuplicateCRLContext	通过增加引用计数来复制CRL 上下文
CertEnumCRLsInStore	枚举库里的CRL 句柄
CertFindCertificateInCRL	从指定证书里寻找CRL 列表
CertFindCRLInStore	在库里寻找CRL 上下文
CertFreeCRLContext	释放CRL 上下文
CertGetCRLFromStore	从库里得到CRL 上下文句柄
CertSerializeCRLStoreElement	串行化CRL 上下文的编码CRL 和它的属性

PKCS#11

PKCS#11简介

PKCS#11标准定义了与密码令牌（如硬件安全模块（HSM）和智能卡）的独立于平台的API，并将API本身命名为“Cryptoki”（来自“加密令牌接口”，发音为“crypto-key” - 但是“PKCS#11”通常用于指代API以及定义它的标准）。 API定义了最常用的加密对像类型（RSA密钥，X.509证书，DES / 三重DES密钥等）以及使用，创建/生成，修改和删除这些对象所需的所有功能。

通用接口

接口	功能
C_Initialize	初始化Cryptoki
C_Finalize	清楚相关资源
C_GetFunctionList	获取库函数列表

加密函数

接口	功能
C_EncryptInit	初始化一个加密操作
C_Encrypt	加密单部分数据
C_EncryptUpdate	继续多部分加密操作
C_EncryptFinal	结束一次多部分加密操作

解密函数

接口	功能
C_DecryptInit	启动一项解密操作
C_Decrypt	解密单部分中的加密数据
C_DecryptUpdate	继续一项多部分的解密操作
C_DecryptFinal	结束多部分解密操作

消息摘要

接口	功能
C_DigestInit	预置消息摘要操作
C_Digest	摘要单部分中的数据
C_DigestUpdate	继续多部分消息摘要操作
C_DigestKey	摘要保密密钥值
C_DigestFinal	结束多部分消息摘要操作

签名和MAC

接口	功能
C_SignInit	预置签名操作，其中签名是数据的附录
C_Sign	给单部分中的数据签名
C_SignUpdate	继续多部分签名操作，处理另一个数据部分
C_SignFinal	结束多部分签名操作

验证签名和MAC

接口	功能
C_VerifyInit	预置校验操作，其中签名是数据的附录
C_Verify	校验单部分操作中的签名
C_VerifyUpdate	继续一个多部分的校验操作
C_VerifyFinal	结束一次多部分校验操作，检查签名

密钥管理

接口	功能
C_GenerateKey	产生一个保密密钥，创建一个新的密钥对象
C_GenerateKeyPair	生成一个公私钥对，创建新的密钥对象
C_WrapKey	打包一个私有或保密密钥
C_UnwrapKey	解包一个打包密钥
C_DeriveKey	从基础密钥中衍生出一个密钥，创建一个新的密钥对象

随机数生成

接口	功能
C_SeedRandom	将附加的种子材料混入令牌的随机数生成器
C_GenerateRandom	产生随机或伪随机的数据

GM/T 0016-2012

这个标准规定了基于PKI密码体制的智能密码钥匙密码应用接口，描述了密码应用接口的函数、数据类型、参数的定义和设备的安全要求。层次关系：智能密码钥匙密码应用接口位于智能密码钥匙应用程序与设备之间

设备管理类函数

访问控制系列函数

函数名称	功能
SKF WaitForDevEvent	等待设备捶拔事件
SKF_CancelWaitForDevEvent	取消等待设备插拔事件
SKF EnumDev	枚举设备
SKF ConnectDev	连接设备
SDF_GenerateKeyWithEPK_RSA	生成会话密钥并用外部RSA公钥加密输出
SDF_ImportKeyWithISK_RSA	生成会话密钥并用内部RSA公钥解密
SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnRSA	基于RSA算法的数字信封转换
SDF_ExportSignPublicKey_ECC	导出ECC签名公钥
SDF_ExportEncPublicKey_ECC	导出ECC加密公钥
SDF_GenerateKeyPair_ECC	产生ECC非对称密钥对并输出
SDF_GenerateKeyWithIPK_ECC	生成会话密钥并用内部ECC公钥加密输出
SDF_GenerateKeyWithEPK_ECC	生成会话密钥并用外部ECC公钥加密输出
SDF_ImportKeyWithISK_ECC	导入会话密钥并用内部ECC私钥解密
SDF_GenerateAgreementDataWithECC	生成密钥协商参数并输出
SDF_GenerateKeyWithECC	计算会话密钥
SDF_GenerateAgreementDataAndKeyWithECC	产生协商数据并计算会话密钥
SDF_ExchangeDigitEnvelopeBaseOnECC	基于ECC算法的数字信封转换
SDF_GenerateKeyWithKEK	生成会话密钥并用密钥加密密密钥加密输出
SDF_ImportKeyWithKEK	导入会话密钥并用密钥加密密钥解密
SDF_DestroyKey	销毁会话密钥

非对称算法运算类函数

接口	功能
SDF_ExternalPublicKeyOperation_RSA	外部公钥RSA运算
SDF_InternalPublicKeyOperation_RSA	内部公钥RSA运算
SDF_InternalPrivateKeyOperation_RSA	内部私钥RSA运算
SDF_ExternalVerify_ECC	外部密钥ECC验证
SDF_InternalSign_ECC	内部密钥ECC签名
SDF_InternalVerify_ECC	内部密钥ECC验证
SDF_ExternalEncrypt_ECC	外部密钥ECC加密

对称算法运算类函数

接口	功能
SDF_Encrypt	对称加密
SDF_Decrypt	对称解密
SDF_CalculateMAC	计算MAC

杂凑运算类函数

接口	功能
SDF_HashInit	杂凑运算初始化
SDF_HashUpdate	多包杂凑运算
SDF_HashFinal	杂凑运算结束

用户文件操作类函数

接口	功能
SDF_CreateFile	创建文件
SDF_ReadFile	读取文件
SDF_WriteFile	写文件
SDF_DeleteFile	删除文件

GMT 0018-2012

本标准的目标是为公钥密码基础设施应用体系框架下的服务类密码设备制定统一的应用接口标准，通过该接口调用密码设备，向上层提供基础密码服务。为该类密码设备的开发、使用及检测提供标准依据和指导，有利于提高该类密码设备的产品化、标准化和系列化水平。范围：本标准规定了公钥密码基础设施应用技术体系下服务类密码设备的应用接口标准，适用于服务类密码设备的研制、使用，以及基于该类密码设备的应用开发，也可用于指导该类密码设备的检测。密码设备应用接口在公钥密码基础设施应用技术体系框架中的位置：在公钥密码基础设施应用技术体系框架中，密码设备服务层由密码机、密码卡、智能密码终瑞等设备组成，通过本标准规定的密码设备应用接口向通用密码服务层提供基础密码服务