使用 EVP 工具使用 RSA 加密密钥解密 AES 加密消息
Decrypting an AES-encrypted message with an RSA-encrypted key with EVP tool
出于工业目的，我想用 C 中的 RSA 加密密钥 解密 AES 加密的消息。起初，我想一步一步地做首先，使用 OpenSSL libcrypto 库，首先通过 RSA 解码密钥，然后使用 AES 解码数据。
我发现 EVP 工具通常被视为执行此操作的更好方法，因为它实际上可以正确执行低级功能的操作。
这是我看到的程序流程：
- 初始化 OpenSSL；
- 读取并存储RSA私钥；
- 通过指定解密算法（AES）和私钥初始化解密；
- 通过提供密钥、数据、密钥及其长度更新解密
- 最终解密数据并return它。
我一直很困惑，因为到目前为止我们不打算使用任何 IV 或 ADD（尽管 IV 可能会在项目的后期出现）。我已经关注了 this guide 不是很清楚，不符合我使用EVP的方式。
所以这是我的实际代码：
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/conf.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/err.h>
#include "openssl\applink.c"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
const char PRIVATE_KEY_PATH[] = "C:/Users/Local_user/privateKey.pem";
EVP_PKEY* initializePrivateKey(void)
{
FILE* privateKeyfile;
if ((privateKeyfile = fopen(PRIVATE_KEY_PATH, "r")) == NULL) // Check PEM file opening
{
perror("Error while trying to access to private key.\n");
return NULL;
}
RSA *rsaPrivateKey = RSA_new();
EVP_PKEY *privateKey = EVP_PKEY_new();
if ((rsaPrivateKey = PEM_read_RSAPrivateKey(privateKeyfile, &rsaPrivateKey, NULL, NULL)) == NULL) // Check PEM file reading
{
fprintf(stderr, "Error loading RSA Private Key File.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
if (!EVP_PKEY_assign_RSA(privateKey, rsaPrivateKey))
{
fprintf(stderr, "Error when initializing EVP private key.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
return privateKey;
}
const uint8_t* decodeWrappingKey(uint8_t const* data, const size_t data_len, uint8_t const* wrappingKey, const size_t wrappingKey_len)
{
// Start Decryption
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
if (!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) // Initialize context
{
fprintf(stderr, "Error when initializing context.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
EVP_PKEY *privateKey = initializePrivateKey();
if (1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, privateKey, NULL)) // Initialize decryption
{
fprintf(stderr, "Error when initializing decryption.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
uint8_t* res;
if ((res = calloc(data_len, sizeof(uint8_t))) == NULL) // Check memory allocating
{
perror("Memory allocating error ");
return NULL;
}
puts("Initialization done. Decoding..\n");
size_t res_len = 0;
if (1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, res, &res_len, data, data_len))
{
fprintf(stderr, "Error when preparing decryption.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
if (1 != EVP_DecryptFinal_ex(ctx, res, &res_len))
{
fprintf(stderr, "Error when decrypting.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
return res;
}
void hexToBytes(uint8_t *des, char const *source, const size_t size) {
for (int i = 0; i < size - 1; i += 2)
sscanf(source + i, "%02x", des + (i / 2));
}
int main(void) {
char const *strWrap = "5f82c48f85054ef6a3b2621819dd0e969030c79cc00deb89........";
char const *strData = "ca1518d44716e3a4588af741982f29ad0a3e7a8d67.....";
uint8_t *wrap = calloc(strlen(strWrap), sizeof(uint8_t));
hexToBytes(wrap, strWrap, strlen(strWrap)); // Converts string to raw data
uint8_t *data = calloc(strlen(strData), sizeof(uint8_t));
hexToBytes(data, strData, strlen(strData));
/* Load the human readable error strings for libcrypto */
ERR_load_crypto_strings();
/* Load all digest and cipher algorithms */
OpenSSL_add_all_algorithms();
/* Load config file, and other important initialisation */
OPENSSL_config(NULL);
const uint8_t *res = decodeWrappingKey(data, strlen(strData) / 2, wrap, strlen(strWrap) / 2);
if (res == NULL)
return 1;
return 0;
}
我的输出如下：
Initialization done. Decoding..
Error when preparing decryption.
Error when decrypting.
显然它在更新和完成解密时失败了，但我不明白为什么，到目前为止一直对我有用的 ERR_print_errors_fp(stderr); 似乎是静音的。
您的密钥使用 RSA 加密，因此您将首先使用 RSA_private_decrypt 等 RSA API 对其进行解密，而不是使用 EVP* API。
解密密钥后，您需要将其与 (EVP*) API 一起使用，以使用 AES 解密数据。
这是一个完整的工作示例，说明如何使用 RSA 加密密钥，并使用 AES 使用该密钥加密消息，然后对这些内容进行后续解密。它假定正在使用 AES-256-CBC。如果您想改用 AES-256-GCM，则需要进行一些更改以获取和设置标签（如果您需要一些关于如何执行此操作的指示，请询问我）。它还假定 RSA 加密是使用 PKCS#1 填充完成的（这是 EVP_Seal* API 所支持的全部）。如果您需要其他类型的填充，则需要使用不同的方法。最后，它假定您使用的是 OpenSSL 1.1.0。如果您使用的是 1.0.2，那么可能需要进行一些更改（至少您需要显式初始化和取消初始化库——这在 1.1.0 中不需要）。
代码从当前工作目录中名为 privkey.pem 和 pubkey.pem 的文件中读取 RSA 私钥和 public 密钥。我这样生成了这些文件：
openssl genrsa -out privkey.pem 2048
openssl rsa -in privkey.pem -pubout -out pubkey.pem
我只在 Linux 上测试过这个。代码如下：
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
static int envelope_seal(EVP_PKEY *pub_key, unsigned char *plaintext,
int plaintext_len, unsigned char **encrypted_key,
int *encrypted_key_len, unsigned char **iv,
int *iv_len, unsigned char **ciphertext,
int *ciphertext_len)
{
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
int len, ret = 0;
const EVP_CIPHER *type = EVP_aes_256_cbc();
unsigned char *tmpiv = NULL, *tmpenc_key = NULL, *tmpctxt = NULL;
if((ctx = EVP_CIPHER_CTX_new()) == NULL)
return 0;
*iv_len = EVP_CIPHER_iv_length(type);
if ((tmpiv = malloc(*iv_len)) == NULL)
goto err;
if ((tmpenc_key = malloc(EVP_PKEY_size(pub_key))) == NULL)
goto err;
if ((tmpctxt = malloc(plaintext_len + EVP_CIPHER_block_size(type)))
== NULL)
goto err;
if(EVP_SealInit(ctx, type, &tmpenc_key, encrypted_key_len, tmpiv, &pub_key,
1) != 1)
goto err;
if(EVP_SealUpdate(ctx, tmpctxt, &len, plaintext, plaintext_len) != 1)
goto err;
*ciphertext_len = len;
if(EVP_SealFinal(ctx, tmpctxt + len, &len) != 1)
goto err;
*ciphertext_len += len;
*iv = tmpiv;
*encrypted_key = tmpenc_key;
*ciphertext = tmpctxt;
tmpiv = NULL;
tmpenc_key = NULL;
tmpctxt = NULL;
ret = 1;
err:
EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
free(tmpiv);
free(tmpenc_key);
free(tmpctxt);
return ret;
}
int envelope_open(EVP_PKEY *priv_key, unsigned char *ciphertext,
int ciphertext_len, unsigned char *encrypted_key,
int encrypted_key_len, unsigned char *iv,
unsigned char **plaintext, int *plaintext_len)
{
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
int len, ret = 0;
unsigned char *tmpptxt = NULL;
if((ctx = EVP_CIPHER_CTX_new()) == NULL)
return 0;
if ((tmpptxt = malloc(ciphertext_len)) == NULL)
goto err;
if(EVP_OpenInit(ctx, EVP_aes_256_cbc(), encrypted_key, encrypted_key_len,
iv, priv_key) != 1)
return 0;
if(EVP_OpenUpdate(ctx, tmpptxt, &len, ciphertext, ciphertext_len) != 1)
return 0;
*plaintext_len = len;
if(EVP_OpenFinal(ctx, tmpptxt + len, &len) != 1)
return 0;
*plaintext_len += len;
*plaintext = tmpptxt;
tmpptxt = NULL;
ret = 1;
err:
EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
free(tmpptxt);
return ret;
}
int main(void)
{
EVP_PKEY *pubkey = NULL, *privkey = NULL;
FILE *pubkeyfile, *privkeyfile;
int ret = 1;
unsigned char *iv = NULL, *message = "Hello World!\n";
unsigned char *enc_key = NULL, *ciphertext = NULL, *plaintext = NULL;
int iv_len = 0, enc_key_len = 0, ciphertext_len = 0, plaintext_len = 0, i;
if ((pubkeyfile = fopen("pubkey.pem", "r")) == NULL) {
printf("Failed to open public key for reading\n");
goto err;
}
if ((pubkey = PEM_read_PUBKEY(pubkeyfile, &pubkey, NULL, NULL)) == NULL) {
fclose(pubkeyfile);
goto err;
}
fclose(pubkeyfile);
if ((privkeyfile = fopen("privkey.pem", "r")) == NULL) {
printf("Failed to open private key for reading\n");
goto err;
}
if ((privkey = PEM_read_PrivateKey(privkeyfile, &privkey, NULL, NULL))
== NULL) {
fclose(privkeyfile);
goto err;
}
fclose(privkeyfile);
if (!envelope_seal(pubkey, message, strlen(message), &enc_key, &enc_key_len,
&iv, &iv_len, &ciphertext, &ciphertext_len))
goto err;
printf("Ciphertext:\n");
for (i = 0; i < ciphertext_len; i++)
printf("%02x", ciphertext[i]);
printf("\n");
printf("Encrypted Key:\n");
for (i = 0; i < enc_key_len; i++)
printf("%02x", enc_key[i]);
printf("\n");
printf("IV:\n");
for (i = 0; i < iv_len; i++)
printf("%02x", iv[i]);
printf("\n");
if (!envelope_open(privkey, ciphertext, ciphertext_len, enc_key,
enc_key_len, iv, &plaintext, &plaintext_len))
goto err;
plaintext[plaintext_len] = '[=11=]';
printf("Plaintext: %s\n", plaintext);
ret = 0;
err:
if (ret != 0) {
printf("Error\n");
ERR_print_errors_fp(stdout);
}
EVP_PKEY_free(pubkey);
EVP_PKEY_free(privkey);
free(iv);
free(enc_key);
free(ciphertext);
free(plaintext);
return ret;
}
出于工业目的，我想用 C 中的 RSA 加密密钥 解密 AES 加密的消息。起初，我想一步一步地做首先，使用 OpenSSL libcrypto 库，首先通过 RSA 解码密钥，然后使用 AES 解码数据。
我发现 EVP 工具通常被视为执行此操作的更好方法，因为它实际上可以正确执行低级功能的操作。 这是我看到的程序流程：
- 初始化 OpenSSL；
- 读取并存储RSA私钥；
- 通过指定解密算法（AES）和私钥初始化解密；
- 通过提供密钥、数据、密钥及其长度更新解密
- 最终解密数据并return它。
我一直很困惑，因为到目前为止我们不打算使用任何 IV 或 ADD（尽管 IV 可能会在项目的后期出现）。我已经关注了 this guide 不是很清楚，不符合我使用EVP的方式。
所以这是我的实际代码：
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/conf.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/err.h>
#include "openssl\applink.c"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
const char PRIVATE_KEY_PATH[] = "C:/Users/Local_user/privateKey.pem";
EVP_PKEY* initializePrivateKey(void)
{
FILE* privateKeyfile;
if ((privateKeyfile = fopen(PRIVATE_KEY_PATH, "r")) == NULL) // Check PEM file opening
{
perror("Error while trying to access to private key.\n");
return NULL;
}
RSA *rsaPrivateKey = RSA_new();
EVP_PKEY *privateKey = EVP_PKEY_new();
if ((rsaPrivateKey = PEM_read_RSAPrivateKey(privateKeyfile, &rsaPrivateKey, NULL, NULL)) == NULL) // Check PEM file reading
{
fprintf(stderr, "Error loading RSA Private Key File.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
if (!EVP_PKEY_assign_RSA(privateKey, rsaPrivateKey))
{
fprintf(stderr, "Error when initializing EVP private key.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
return privateKey;
}
const uint8_t* decodeWrappingKey(uint8_t const* data, const size_t data_len, uint8_t const* wrappingKey, const size_t wrappingKey_len)
{
// Start Decryption
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
if (!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) // Initialize context
{
fprintf(stderr, "Error when initializing context.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
EVP_PKEY *privateKey = initializePrivateKey();
if (1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_256_gcm(), NULL, privateKey, NULL)) // Initialize decryption
{
fprintf(stderr, "Error when initializing decryption.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
uint8_t* res;
if ((res = calloc(data_len, sizeof(uint8_t))) == NULL) // Check memory allocating
{
perror("Memory allocating error ");
return NULL;
}
puts("Initialization done. Decoding..\n");
size_t res_len = 0;
if (1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, res, &res_len, data, data_len))
{
fprintf(stderr, "Error when preparing decryption.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
if (1 != EVP_DecryptFinal_ex(ctx, res, &res_len))
{
fprintf(stderr, "Error when decrypting.\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
return res;
}
void hexToBytes(uint8_t *des, char const *source, const size_t size) {
for (int i = 0; i < size - 1; i += 2)
sscanf(source + i, "%02x", des + (i / 2));
}
int main(void) {
char const *strWrap = "5f82c48f85054ef6a3b2621819dd0e969030c79cc00deb89........";
char const *strData = "ca1518d44716e3a4588af741982f29ad0a3e7a8d67.....";
uint8_t *wrap = calloc(strlen(strWrap), sizeof(uint8_t));
hexToBytes(wrap, strWrap, strlen(strWrap)); // Converts string to raw data
uint8_t *data = calloc(strlen(strData), sizeof(uint8_t));
hexToBytes(data, strData, strlen(strData));
/* Load the human readable error strings for libcrypto */
ERR_load_crypto_strings();
/* Load all digest and cipher algorithms */
OpenSSL_add_all_algorithms();
/* Load config file, and other important initialisation */
OPENSSL_config(NULL);
const uint8_t *res = decodeWrappingKey(data, strlen(strData) / 2, wrap, strlen(strWrap) / 2);
if (res == NULL)
return 1;
return 0;
}
我的输出如下：
Initialization done. Decoding..
Error when preparing decryption.
Error when decrypting.
显然它在更新和完成解密时失败了，但我不明白为什么，到目前为止一直对我有用的 ERR_print_errors_fp(stderr); 似乎是静音的。
您的密钥使用 RSA 加密，因此您将首先使用 RSA_private_decrypt 等 RSA API 对其进行解密，而不是使用 EVP* API。
解密密钥后，您需要将其与 (EVP*) API 一起使用，以使用 AES 解密数据。
这是一个完整的工作示例，说明如何使用 RSA 加密密钥，并使用 AES 使用该密钥加密消息，然后对这些内容进行后续解密。它假定正在使用 AES-256-CBC。如果您想改用 AES-256-GCM，则需要进行一些更改以获取和设置标签（如果您需要一些关于如何执行此操作的指示，请询问我）。它还假定 RSA 加密是使用 PKCS#1 填充完成的（这是 EVP_Seal* API 所支持的全部）。如果您需要其他类型的填充，则需要使用不同的方法。最后，它假定您使用的是 OpenSSL 1.1.0。如果您使用的是 1.0.2，那么可能需要进行一些更改（至少您需要显式初始化和取消初始化库——这在 1.1.0 中不需要）。
代码从当前工作目录中名为 privkey.pem 和 pubkey.pem 的文件中读取 RSA 私钥和 public 密钥。我这样生成了这些文件：
openssl genrsa -out privkey.pem 2048
openssl rsa -in privkey.pem -pubout -out pubkey.pem
我只在 Linux 上测试过这个。代码如下：
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
static int envelope_seal(EVP_PKEY *pub_key, unsigned char *plaintext,
int plaintext_len, unsigned char **encrypted_key,
int *encrypted_key_len, unsigned char **iv,
int *iv_len, unsigned char **ciphertext,
int *ciphertext_len)
{
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
int len, ret = 0;
const EVP_CIPHER *type = EVP_aes_256_cbc();
unsigned char *tmpiv = NULL, *tmpenc_key = NULL, *tmpctxt = NULL;
if((ctx = EVP_CIPHER_CTX_new()) == NULL)
return 0;
*iv_len = EVP_CIPHER_iv_length(type);
if ((tmpiv = malloc(*iv_len)) == NULL)
goto err;
if ((tmpenc_key = malloc(EVP_PKEY_size(pub_key))) == NULL)
goto err;
if ((tmpctxt = malloc(plaintext_len + EVP_CIPHER_block_size(type)))
== NULL)
goto err;
if(EVP_SealInit(ctx, type, &tmpenc_key, encrypted_key_len, tmpiv, &pub_key,
1) != 1)
goto err;
if(EVP_SealUpdate(ctx, tmpctxt, &len, plaintext, plaintext_len) != 1)
goto err;
*ciphertext_len = len;
if(EVP_SealFinal(ctx, tmpctxt + len, &len) != 1)
goto err;
*ciphertext_len += len;
*iv = tmpiv;
*encrypted_key = tmpenc_key;
*ciphertext = tmpctxt;
tmpiv = NULL;
tmpenc_key = NULL;
tmpctxt = NULL;
ret = 1;
err:
EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
free(tmpiv);
free(tmpenc_key);
free(tmpctxt);
return ret;
}
int envelope_open(EVP_PKEY *priv_key, unsigned char *ciphertext,
int ciphertext_len, unsigned char *encrypted_key,
int encrypted_key_len, unsigned char *iv,
unsigned char **plaintext, int *plaintext_len)
{
EVP_CIPHER_CTX *ctx;
int len, ret = 0;
unsigned char *tmpptxt = NULL;
if((ctx = EVP_CIPHER_CTX_new()) == NULL)
return 0;
if ((tmpptxt = malloc(ciphertext_len)) == NULL)
goto err;
if(EVP_OpenInit(ctx, EVP_aes_256_cbc(), encrypted_key, encrypted_key_len,
iv, priv_key) != 1)
return 0;
if(EVP_OpenUpdate(ctx, tmpptxt, &len, ciphertext, ciphertext_len) != 1)
return 0;
*plaintext_len = len;
if(EVP_OpenFinal(ctx, tmpptxt + len, &len) != 1)
return 0;
*plaintext_len += len;
*plaintext = tmpptxt;
tmpptxt = NULL;
ret = 1;
err:
EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
free(tmpptxt);
return ret;
}
int main(void)
{
EVP_PKEY *pubkey = NULL, *privkey = NULL;
FILE *pubkeyfile, *privkeyfile;
int ret = 1;
unsigned char *iv = NULL, *message = "Hello World!\n";
unsigned char *enc_key = NULL, *ciphertext = NULL, *plaintext = NULL;
int iv_len = 0, enc_key_len = 0, ciphertext_len = 0, plaintext_len = 0, i;
if ((pubkeyfile = fopen("pubkey.pem", "r")) == NULL) {
printf("Failed to open public key for reading\n");
goto err;
}
if ((pubkey = PEM_read_PUBKEY(pubkeyfile, &pubkey, NULL, NULL)) == NULL) {
fclose(pubkeyfile);
goto err;
}
fclose(pubkeyfile);
if ((privkeyfile = fopen("privkey.pem", "r")) == NULL) {
printf("Failed to open private key for reading\n");
goto err;
}
if ((privkey = PEM_read_PrivateKey(privkeyfile, &privkey, NULL, NULL))
== NULL) {
fclose(privkeyfile);
goto err;
}
fclose(privkeyfile);
if (!envelope_seal(pubkey, message, strlen(message), &enc_key, &enc_key_len,
&iv, &iv_len, &ciphertext, &ciphertext_len))
goto err;
printf("Ciphertext:\n");
for (i = 0; i < ciphertext_len; i++)
printf("%02x", ciphertext[i]);
printf("\n");
printf("Encrypted Key:\n");
for (i = 0; i < enc_key_len; i++)
printf("%02x", enc_key[i]);
printf("\n");
printf("IV:\n");
for (i = 0; i < iv_len; i++)
printf("%02x", iv[i]);
printf("\n");
if (!envelope_open(privkey, ciphertext, ciphertext_len, enc_key,
enc_key_len, iv, &plaintext, &plaintext_len))
goto err;
plaintext[plaintext_len] = '[=11=]';
printf("Plaintext: %s\n", plaintext);
ret = 0;
err:
if (ret != 0) {
printf("Error\n");
ERR_print_errors_fp(stdout);
}
EVP_PKEY_free(pubkey);
EVP_PKEY_free(privkey);
free(iv);
free(enc_key);
free(ciphertext);
free(plaintext);
return ret;
}