Microsoft CryptoAPI加密技能（一）

副标题#e#

在这个信息爆炸的时代，我们不得差池信息的安详提高鉴戒。加密作为保障数据信息安详的一种方法，越来越受到人们的存眷。

下面，我将把本身对Microsoft CryptoAPI的一些浮浅的领略与各人共享，有什么不当之处望不惜见教。

一、 加密要领：

当初，计较机的研究就是为了破解德国人的暗码，人们并没有想到计较机给本日带来的信息革命。跟着计较机的成长，运算本领的加强，暗码学已经取得了庞大的希望。概略来说有以下几种形式。

1、 公用密钥加密技能

加密息争密利用差异的密钥，别离叫做“公钥”和“私钥”。顾名思义，“私钥”就是不能让别人知道的，而“公钥”就是可以果真的。这两个必需配对利用，用公钥加密的数据必需用与其对应的私钥才气解开。这种技能安详性高，获得遍及运用，可是效率太低。

2、 对称密钥加密技能

要求加密息争密进程利用沟通的密钥，这样，密钥必需只能被加解密两边知道，不然就不安详。这种技能安详性不高，可是效率高。

3、 团结公用和对称密钥加密技能

公钥加密技能以速度为价钱调换了高安详性，而对称加密以低安详调换高机能，所以另一种常见的加密要领就是团结以上两种技能。

用对称加密算法对数据举办加密，然后利用更安详的但效率更低的公钥加密算法对对称密钥举办加密。

4、 数字签名和辨别

就是对已经加密的数据“签名”，这样吸收者可以知道加密的数据的来历，以及是否被变动。

二、 CryptoAPI

微软的CryptoAPI是PKI推荐利用的加密 API。其成果是为应用措施开拓者提供在Win32情况下利用加密、验证等安详处事时的尺度加密接口。CryptoAPI处于应用措施和CSP（cryptographic service provider）之间（见图一）。

CryptoAPI的编程模子同Windows系统的图形设备接口 GDI较量雷同，个中加密处事提供者CSP等同于图形设备驱动措施 ，加密硬件（可选）等同于图形硬件，其上层的应用措施也雷同，都不需要同设备驱动措施和硬件直接打交道。

CryptoAPI共有五部门构成：简朴动静函数（Simplified Message Functions）、低层动静函数（Low-level Message Functions）、根基加密函数（Base Cryptographic Functions）、证书编解码函数（Certificate Encode/Decode Functions）和证书库打点函数（Certificate Store Functions）。个中前三者可用于对敏感信息举办加密或签名处理惩罚，可担保网络传输信心的私有性；后两者通过对质书的利用，可担保网络信息交换中的认证性。

#p#副标题#e#

三、 CSP

看到这里，各人也许对CSP还较量疑惑。其实CSP是真正实行加密的独立模块，他既可以由软件实现也可以由硬件实现。可是他必需切合CryptoAPI接口的类型。

每个CSP都有一个名字和一个范例。每个CSP的名字是独一的，这样便于CryptoAPI找到对应的CSP。今朝已经有9种CSP范例，而且还在增长。下表列出出它们支持的密钥互换算法、签名算法、对称加密算法和Hash算法。

(表一)

CSP范例	互换算法	签名算法	对称加密算法	Hash算法
PROV_RSA_FULL	RSA	RSA	RC2 RC4	MD5 SHA
PROV_RSA_SIG	none	RSA	none	MD5 SHA
PROV_RSA_SCHANNEL	RSA	RSA	RC4 DES Triple DES	MD5 SHA
PROV_DSS	DSS	none	DSS	MD5 SHA
PROV_DSS_DH	DH	DSS	CYLINK_MEK	MD5 SHA
PROV_DH_SCHANNEL	DH	DSS	DES Triple DES	MD5 SHA
PROV_FORTEZZA	KEA	DSS	Skipjack	SHA
PROV_MS_EXCHANGE	RSA	RSA	CAST	MD5
PROV_SSL	RSA	RSA	Varies	Varies

#p#分页标题#e#

从图一可以看到，每个CSP有一个密钥库，密钥库用于存储密钥。而每个密钥库包罗一个或多个密钥容器（Key Containers）。每个密钥容器中含属于一个特定用户的所有密钥对。每个密钥容器被赋予一个独一的名字。在销毁密钥容器前CSP将永久生存每一个密钥容器，包罗生存每个密钥容器中的公/私钥对（见图二）。

四、 建设密钥容器，获得CSP句柄

说了这么多只是一些理论性的对象，后头将具体先容一下Microsoft CryptoAPI的利用要领。

我们已经提过，每一个CSP都有一个名字和一个范例，而且名字担保独一。所以可以通过名字和范例获得一个CSP。然而，要想加密必定需要密钥，那么密钥放那边呢？对了，就放在密钥容器。（有人会问，暗码库有什么用？其实密钥库是在安装CSP的时候已经存在了，他与CSP是相对应的。）可是密钥容器并不是一开始就存在的，需要用户去建设。下面的代码实现以上成果（获得CSP即暗码容器）。

if(CryptAcquireContext(
&hCryptProv, // 返回CSP句柄
UserName, // 暗码容器名
NULL, // NULL时利用默认CSP名（微软RSA Base Provider）
PROV_RSA_FULL, // CSP范例
0)) // Flag values
{
//以UserName为名的密钥容器存在，那么我们已经获得了CSP的句柄
printf("A crypto context with the %s key container \n", UserName);
printf("has been acquired.\n\n");
}
else //假如密钥容器不存在，我们需要建设这个密钥容器
{
if(CryptAcquireContext(
&hCryptProv,
UserName,
NULL,
PROV_RSA_FULL,
CRYPT_NEWKEYSET)) //建设以UserName为名的密钥容器
{
//建设密钥容器乐成，并获得CSP句柄
printf("A new key container has been created.\n");
}
else
{
HandleError("Could not create a new key container.\n");
}
} // End of else

好了，我们已经建设了密钥容器，并获得了CSP的句柄。也可以这样领略，我们获得了一个CSP的句柄，而且它被绑定到以UserName为名的密钥容器上。嘿嘿……

那么，今后的加解密等操纵，都将在这个CSP长举办。

可以如下删除密钥容器。

CryptAcquireContext(&hCryptProv, userName, NULL, PROV_RSA_FULL, CRYPT_DELETEKEYSET);

#p#副标题#e#

五、 一个文件加密的例子

看到这里必定有人开始说了，“这么多空话，还不快讲怎么加密怎么解密！”您先别急，有些道理性的对象照旧先相识了较量好，对今后的利用会有很大辅佐。

言归正传，我们来看一段文件加密的代码。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#define MY_ENCODING_TYPE  (PKCS_7_ASN_ENCODING | X509_ASN_ENCODING)
#define KEYLENGTH  0x00800000
void HandleError(char *s);
//--------------------------------------------------------------------
//  These additional #define statements are required.
#define ENCRYPT_ALGORITHM CALG_RC4 
#define ENCRYPT_BLOCK_SIZE 8 
//   Declare the function EncryptFile. The function definition
//   follows main.
BOOL EncryptFile(
				 PCHAR szSource, 
				 PCHAR szDestination, 
				 PCHAR szPassword); 
//--------------------------------------------------------------------
//   Begin main.
void main(void) 
{ 
    CHAR szSource[100]; 
    CHAR szDestination[100]; 
    CHAR szPassword[100]; 
	printf("Encrypt a file. \n\n");
	printf("Enter the name of the file to be encrypted: ");
	scanf("%s",szSource);
	printf("Enter the name of the output file: ");
	scanf("%s",szDestination);
	printf("Enter the password:");
	scanf("%s",szPassword);
	//--------------------------------------------------------------------
	// Call EncryptFile to do the actual encryption.
	if(EncryptFile(szSource, szDestination, szPassword))
	{
		printf("Encryption of the file %s was a success. \n", szSource);
		printf("The encrypted data is in file %s.\n",szDestination);
	}
	else
	{
		HandleError("Error encrypting file!"); 
	} 
} // End of main
//--------------------------------------------------------------------
//   Code for the function EncryptFile called by main.
static BOOL EncryptFile(
						PCHAR szSource, 
						PCHAR szDestination, 
						PCHAR szPassword)
						//--------------------------------------------------------------------
						//   Parameters passed are:
						//     szSource, the name of the input, a plaintext file.
						//     szDestination, the name of the output, an encrypted file to be 
						//         created.
						//     szPassword, the password.
{ 
	//--------------------------------------------------------------------
	//   Declare and initialize local variables.
	FILE *hSource; 
	FILE *hDestination; 
	HCRYPTPROV hCryptProv; 
	HCRYPTKEY hKey; 
	HCRYPTHASH hHash; 
	PBYTE pbBuffer; 
	DWORD dwBlockLen; 
	DWORD dwBufferLen; 
	DWORD dwCount; 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Open source file. 
	if(hSource = fopen(szSource,"rb"))
	{
		printf("The source plaintext file, %s, is open. \n", szSource);
	}
	else
	{ 
		HandleError("Error opening source plaintext file!");
	} 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Open destination file. 
	if(hDestination = fopen(szDestination,"wb"))
	{
		printf("Destination file %s is open. \n", szDestination);
	}
	else
	{
		HandleError("Error opening destination ciphertext file!"); 
	}
	//以下得到一个CSP句柄
	if(CryptAcquireContext(
		&hCryptProv, 
		NULL,				//NULL暗示利用默认密钥容器，默认密钥容器名
//为用户登岸名
		NULL, 
		PROV_RSA_FULL, 
		0))
	{
		printf("A cryptographic provider has been acquired. \n");
	}
	else
	{
		if(CryptAcquireContext(
			&hCryptProv, 
			NULL, 
			NULL, 
			PROV_RSA_FULL, 
			CRYPT_NEWKEYSET))//建设密钥容器
		{
			//建设密钥容器乐成，并获得CSP句柄
			printf("A new key container has been created.\n");
		}
		else
		{
			HandleError("Could not create a new key container.\n");
		}
	}
	//--------------------------------------------------------------------
	// 建设一个会话密钥（session key）
	// 会话密钥也叫对称密钥，用于对称加密算法。
	// （注: 一个Session是指从挪用函数CryptAcquireContext到挪用函数
	//   CryptReleaseContext 期间的阶段。会话密钥只能存在于一个会话进程）
	//--------------------------------------------------------------------
	// Create a hash object. 
	if(CryptCreateHash(
		hCryptProv, 
		CALG_MD5, 
		0, 
		0, 
		&hHash))
    {
        printf("A hash object has been created. \n");
    }
    else
    { 
		HandleError("Error during CryptCreateHash!\n");
    }  
	//--------------------------------------------------------------------
	// 用输入的暗码发生一个散列
	if(CryptHashData(
		hHash, 
		(BYTE *)szPassword, 
		strlen(szPassword), 
		0))
	{
		printf("The password has been added to the hash. \n");
	}
	else
	{
		HandleError("Error during CryptHashData. \n"); 
	}
	//--------------------------------------------------------------------
	// 通过散列生成会话密钥
	if(CryptDeriveKey(
		hCryptProv, 
		ENCRYPT_ALGORITHM, 
		hHash, 
		KEYLENGTH, 
		&hKey))
	{
		printf("An encryption key is derived from the password hash. \n"); 
	}
	else
	{
		HandleError("Error during CryptDeriveKey!\n"); 
	}
	//--------------------------------------------------------------------
	// Destroy the hash object. 
	CryptDestroyHash(hHash); 
	hHash = NULL; 
	//--------------------------------------------------------------------
	//  The session key is now ready. 
	//--------------------------------------------------------------------
	// 因为加密算法是按ENCRYPT_BLOCK_SIZE 巨细的块加密的，所以被加密的
// 数据长度必需是ENCRYPT_BLOCK_SIZE 的整数倍。下面计较一次加密的
// 数据长度。
	dwBlockLen = 1000 - 1000 % ENCRYPT_BLOCK_SIZE; 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Determine the block size. If a block cipher is used, 
	// it must have room for an extra block. 
	if(ENCRYPT_BLOCK_SIZE > 1) 
		dwBufferLen = dwBlockLen + ENCRYPT_BLOCK_SIZE; 
	else 
		dwBufferLen = dwBlockLen; 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Allocate memory. 
	if(pbBuffer = (BYTE *)malloc(dwBufferLen))
	{
		printf("Memory has been allocated for the buffer. \n");
	}
	else
	{ 
		HandleError("Out of memory. \n"); 
	}
	//--------------------------------------------------------------------
	// In a do loop, encrypt the source file and write to the source file. 
	do 
	{ 
		//--------------------------------------------------------------------
		// Read up to dwBlockLen bytes from the source file. 
		dwCount = fread(pbBuffer, 1, dwBlockLen, hSource); 
		if(ferror(hSource))
		{ 
			HandleError("Error reading plaintext!\n");
		}
		//--------------------------------------------------------------------
		// 加密数据
		if(!CryptEncrypt(
			hKey,			//密钥
			0,				//假如数据同时举办散列和加密，这里传入一个
//散列工具
			feof(hSource),	//假如是最后一个被加密的块，输入TRUE.假如不是输.
							//入FALSE这里通过判定是否到文件尾来抉择是否为
//最后一块。
			0,				//保存
			pbBuffer,		//输入被加密数据，输出加密后的数据
			&dwCount,		//输入被加密数据实际长度，输出加密后数据长度
			dwBufferLen))	//pbBuffer的巨细。
		{ 
			HandleError("Error during CryptEncrypt. \n"); 
		} 
		//--------------------------------------------------------------------
		// Write data to the destination file. 
		fwrite(pbBuffer, 1, dwCount, hDestination); 
		if(ferror(hDestination))
		{ 
			HandleError("Error writing ciphertext.");
		}
	} 
	while(!feof(hSource)); 
	//--------------------------------------------------------------------
	//  End the do loop when the last block of the source file has been
	//  read, encrypted, and written to the destination file.
	//--------------------------------------------------------------------
	// Close files.
	if(hSource) 
		fclose(hSource); 
	if(hDestination) 
		fclose(hDestination); 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Free memory. 
	if(pbBuffer) 
		free(pbBuffer); 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Destroy session key. 
	if(hKey) 
		CryptDestroyKey(hKey); 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Destroy hash object. 
	if(hHash) 
		CryptDestroyHash(hHash); 
	//--------------------------------------------------------------------
	// Release provider handle. 
	if(hCryptProv) 
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	return(TRUE); 
} // End of Encryptfile
//--------------------------------------------------------------------
//  This example uses the function HandleError, a simple error
//  handling function, to print an error message to the standard error 
//  (stderr) file and exit the program. 
//  For most applications, replace this function with one 
//  that does more extensive error reporting.
void HandleError(char *s)
{
    fprintf(stderr,"An error occurred in running the program. \n");
    fprintf(stderr,"%s\n",s);
    fprintf(stderr, "Error number %x.\n", GetLastError());
    fprintf(stderr, "Program terminating. \n");
    exit(1);
} // End of HandleError

上面的代码来自MSDN，并作了修改。注释已经很具体了，这里就不赘述了，

解密与加密大同小异，各人可以本身看代码。

这次先写这么多，也许许多人以为我写这些各人都知道，而且也太简朴了。不要急逐步来，嘿嘿：）接下来会有一些较量深入和实用的技能。

参考：

MSDN相关章节。

（注：假如代码编译不外，插手宏界说：_WIN32_WINNT=0x0400）