openssl 测试加密卡_[原]替换OpenSSL Engine为硬件加密卡之替换EVP_CIPHER结构

定义:

static const EVP_CIPHER FMC_ENG_evp_cipher=

{

NID_aes_128_cbc,                /*nid*/

16,                                /*block_size*/

16,                                /*key_len*/

16,                                /*iv_len*/

EVP_CIPH_CBC_MODE,                /*Various flags*/

FMC_ENG_evp_cipher_init,        /*init*/

FMC_ENG_evp_cipher_do_cipher,    /*do_cipher*/

FMC_ENG_evp_cipher_cleanup,        /*cleanup*/

sizeof(AES_KEY) + 16,            /*ctx_size*/

NULL,                            /*set_asn1_parameters*/

NULL,                            /*get_asn1_parameters*/

NULL,                            /*Miscellaneous operations*/

NULL                            /*app_data*/

};

首先解释:

NID_aes_128_cbc 为算法NID, 在bind engine时, 有调用:

ret = ENGINE_set_ciphers(e, FMC_ENG_ciphers);

// 参见: crypto\engine\eng_cryptodev.c  line:608

static int

FMC_ENG_ciphers(ENGINE *e, const EVP_CIPHER **cipher, const int **nids, int nid)

{

if(cipher == NULL) // yes, refer to get_cryptodev_ciphers

{

*nids = FMC_ENG_cipher_nids;

return (sizeof(FMC_ENG_cipher_nids)-1)/sizeof(FMC_ENG_cipher_nids[0]);

}

switch (nid)

{

case NID_aes_128_cbc:

*cipher = FMC_ENG_get_evp_cipher();

break;

default:

*cipher = NULL;

break;

}

return (*cipher != NULL);

}

const EVP_CIPHER *FMC_ENG_get_evp_cipher(void)

{

return(&FMC_ENG_evp_cipher);

}

在调用EVP_CIPHER* ciphter = (EVP_CIPHER *)(EVP_aes_128_cbc());

时, FMC_ENG_ciphers函数会被调用, 就在此时, 返回我们自己定义的EVP_CIPHER

结构.

EVP测试代码调用过程如下:

ciph_ctx = EVP_CIPHER_CTX_new();

_ASSERT(ciph_ctx != NULL);

//EVP_CIPHER_CTX_init(ciph_ctx); // new后会自动调用init - memset(0)

ret = EVP_EncryptInit_ex(ciph_ctx, cipher, engine, aes_key, aes_iv);

if (ret != 1) {

return -1;

}

ret = EVP_EncryptUpdate(ciph_ctx, aes_out, &upd_outlen, pin, pin_len);

if (ret != 1) {

return -2;

}

ret = EVP_EncryptFinal(ciph_ctx, aes_out + upd_outlen, &upd_outlen);

if (ret != 1) {

return -3;

}

EVP_CIPHER_CTX_free(ciph_ctx);

EVP_EncryptInit_ex会调用到FMC_ENG_evp_cipher_init

EVP_EncryptUpdate和EVP_EncryptFinal会调用到FMC_ENG_evp_cipher_do_cipher

EVP_CIPHER_CTX_free会调用到EVP_CIPHER_CTX_cleanup->FMC_ENG_evp_cipher_cleanup

中间遇到几个问题:

1 Update不能如此调用:

while(pin_len > 0) {

ret = EVP_EncryptUpdate(&ciph_ctx, aes_out + aes_etotal, &upd_outlen, pin, pin_len);

if (ret != 1) {

break;

} else {

// yes, correct encypt next block

}

aes_etotal += upd_outlen;

// 后面的属于画蛇添足

_ASSERT(aes_etotal <= aes_outlen);

if(upd_outlen == 0) { // all block_size aligned block completed.

break;

}

if(upd_outlen >= pin_len) {

pin_len = 0;

break;    // all encryptupdate completed

} else {

pin_len -= upd_outlen;

pin += upd_outlen;

}

}

如果这样, 测试时, plaintext数据长度为0x33, 第一次update后, 返回已加密

长度为0x30, 接着调update, 就有3个字节被放到了ctx->buf中, 返回的update

长度为0.

然后调用Final函数, 如此:

ret = EVP_EncryptFinal(&ciph_ctx, aes_out + aes_etotal, &upd_outlen);

这样, 又有3个字节会被加入到ctx->buf中, 最后被拷贝到ctx->final buffer

中, 执行padding方案后, 被加密, 整个加密的长度变成了0x36.

因为测试时, 用硬件Engine和Openssl只带Engine的方式一样, 所以加密出来的

数据一样, 通过检测. 但解密后数据长度为0x36个字节, 晕菜. 被自己摆了一道.

2 ctx_size

开始时搞不明白FMC_ENG_evp_cipher::ctx_size是用来干什么的,    后来搞明白了.

其实这里不用像openssl那样定义, openssl是在EncryptInit是, 按照这个大小,

分配了一个AES_KEY+x个字节的memory, 用来存放EncryptInit是用用户输入的

key产生一个aes key(包含n个roundtable,roundtable用来在aes加密是进行置换,

aes的核心就是置换和移位). 我们的硬件引擎之需要分配ctx->cipher->key_size

个大小的内存, memcpy key到里面即可, 在do_cipher时, key就从里面取出.

忘记写了, 分配的内存地址赋值给ctx->cipher_data指针.

3 padding

在想如何替换Engine时, 主要围绕硬件加密卡提供的API进行考虑, 首先想到的

就是padding方案. 因为硬件加密卡要求输入的数据必须是按照block_size对齐的

openssl的evp函数是否会自动进行padding呢? 答案是 - yes.

如: 在输入数据为0x33长度是, update加密, 先加密前面0x30个, 执行final时

会执行padding方案, 此时ctx->final_used标识会被置1. 调用do_cipher时,

传入的数据已经是按照block_size对齐的了.

OpenSSL的Padding方案:

差几个对齐, payload后面就填几, 如果对齐了, 就加一个完整的block.

所以, 加密出来的数据, 可能会比输入数据多一个block, 在分配ciphertext的

buffer时, 需要注意.

4 编译优化

为了看openssl的padding方案, 跟到openssl的代码中去, 发现老是符号与代码

不匹配, 还以为自己不小心动到了openssl的代码, 反复几次重新编译openssl

均不能解决问题. 百思不得其解, 后trace到汇编里面, 发现在指定padding方案

时, for(n=bl; n

原来是openssl的编译mak文件中, 指定了Ox优化编译选项, 将该选项改为Od,

重新编译, OK.