openssl之aes加密（源码分析 AES_encrypt 与 AES_cbc_encrypt ，加密模式）

首先要了解AES加密是什么，以及几种加密模式的区别。之后才是编程。具体的编程案例，在下面的链接。

openssl之aes加密（AES_cbc_encrypt 与 AES_encrypt 的编程案例）

下面这个链接有详细图解。
http://www.cnblogs.com/adylee/archive/2007/09/14/893438.html

AES加密算法 - 加密模式

ECB模式  　　优点:  　　1.简单；  　　2.有利于并行计算；  　　3.误差不会被传送；  　　缺点:  　　1.不能隐藏明文的模式；  　　2.可能对明文进行主动攻击；  CBC模式：  　　优点：  　　1.不容易主动攻击,安全性好于ECB,适合传输长度长的报文,是SSL、IPSec的标准。  　　缺点：  　　1.不利于并行计算；  　　2.误差传递；  　　3.需要初始化向量IV  CFB模式：  　　优点：  　　1.隐藏了明文模式;  　　2.分组密码转化为流模式;  　　3.可以及时加密传送小于分组的数据;  　　缺点:  　　1.不利于并行计算;  　　2.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元;  　　3.唯一的IV;  ofb模式：  　　优点:  　　1.隐藏了明文模式;  　　2.分组密码转化为流模式;  　　3.可以及时加密传送小于分组的数据;  　　缺点:  　　1.不利于并行计算;  　　2.对明文的主动攻击是可能的;  　　3.误差传送：一个明文单元损坏影响多个单元; 

了解这些加密模式之后，再看openssl提供的接口就好理解了。

openssl提供的aes加密接口

以下接口来自“crypto/aes/aes.h”，有openssl源码。 //设置加密和解密器 int AES_set_encrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key); int AES_set_decrypt_key(const unsigned char *userKey, const int bits, AES_KEY *key);
//默认的加密解密方式，参数好理解 void AES_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, const AES_KEY *key); void AES_decrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, const AES_KEY *key);
//下面这些也是常用的加密方式，但是参数很多，而源码对于参数使用介绍不多，只能摸索 void AES_ecb_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, const AES_KEY *key, const int enc); void AES_cbc_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, const int enc); //参数相对复杂 void AES_cfb128_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int *num, const int enc); void AES_cfb1_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int *num, const int enc); void AES_cfb8_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int *num, const int enc); void AES_ofb128_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, int *num); void AES_ctr128_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t length, const AES_KEY *key, unsigned char ivec[AES_BLOCK_SIZE], unsigned char ecount_buf[AES_BLOCK_SIZE], unsigned int *num);
从下面这个文件可以看出，AES_encrypt就是ecb加密的方式。而AES_set_encrypt_key和AES_encrypt，它们的实现在"crypto/aes/aes_x86core.c"和"crypto/aes/aes_core.c"，也就是有两个版本，根据平台选择。看源码。

"crypto/aes/aes_ecb.c"void AES_ecb_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out,     const AES_KEY *key, const int enc) {        assert(in && out && key); assert((AES_ENCRYPT == enc)||(AES_DECRYPT == enc)); if (AES_ENCRYPT == enc) AES_encrypt(in, out, key); else AES_decrypt(in, out, key);}从这里可以看出，ecb方式的加密，是由AES_encrypt接口实现的。

而cbc的加密方式在另外的地方实现了，下面给出目录以及源代码。

"crypto/aes/aes_cbc.c"

void AES_cbc_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t len, const AES_KEY *key, unsigned char *ivec, const int enc) { if (enc) CRYPTO_cbc128_encrypt(in,out,len,key,ivec,(block128_f)AES_encrypt); else CRYPTO_cbc128_decrypt(in,out,len,key,ivec,(block128_f)AES_decrypt); }

从这里看出，cbc加密方式，调用接口CRYPTO_cbc128_decrypt，而它又将AES_encrypt作为参数传入。

"crypto/modes/cbc128.c"void CRYPTO_cbc128_encrypt(const unsigned char *in, unsigned char *out, size_t len, const void *key, unsigned char ivec[16], block128_f block){//这里的block就是AES_encrypt size_t n; const unsigned char *iv = ivec; assert(in && out && key && ivec);#if !defined(OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT) if (STRICT_ALIGNMENT &&    ((size_t)in|(size_t)out|(size_t)ivec)%sizeof(size_t) != 0) { while (len>=16) { for(n=0; n<16; ++n) out[n] = in[n] ^ iv[n];//输入与初始化向量进行异或，保存在out (*block)(out, out, key);//调用AES_encrypt进行加密，异或结果out作为加密输入 //加密输出结果也保存在out里面， iv = out;//将前一次密文，作为后一次的初始化向量，从而完成加密 len -= 16; in  += 16; out += 16; } } else { while (len>=16) { for(n=0; n<16; n+=sizeof(size_t)) *(size_t*)(out+n) = *(size_t*)(in+n) ^ *(size_t*)(iv+n); (*block)(out, out, key); iv = out; len -= 16; in  += 16; out += 16; } }#endif while (len) { for(n=0; n<16 && n<len; ++n) out[n] = in[n] ^ iv[n];//in和iv异或 for(; n<16; ++n)//如果in长度不是16的整数倍 out[n] = iv[n];//最后的out直接用iv初始化，其实也就相当于out与0进行异或 (*block)(out, out, key); iv = out; if (len<=16) break;//加密结束 len -= 16; in  += 16; out += 16; } memcpy(ivec,iv,16);}//从上面的源码可以看出，cbc本质上和ecb差别不大，唯一区别是将前一次加密结果，与要加密的内容异或。因此，cbc的并行性较差，因为每次都要等待前一次的结果，而ecb则不用，速度较快。其主要区别仍然看文章开头，原理图看参考链接。

调用实例：

int aes_encrypt(char* in, char* key, char* out)//, int olen)
{
    if(!in || !key || !out) return 0;
    AES_KEY aes;
    if(AES_set_encrypt_key((unsigned char*)key, 128, &aes) < 0)
    {
        return 0;
    }
    int len=strlen(in)/<span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">AES_BLOCK_SIZE*</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">AES_BLOCK_SIZE</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">, en_len=0;</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">
</span>    while(en_len<len)//输入输出字符串够长，并且是AES_BLOCK_SIZE的整数倍，需要严格限制
    {
    	AES_encrypt((unsigned char*)in, (unsigned char*)out, &aes);
    	in+=AES_BLOCK_SIZE;
    	out+=AES_BLOCK_SIZE;
    	en_len+=AES_BLOCK_SIZE;
    }
    return 1;
}
int aes_decrypt(char* in, char* key, char* out)
{
    if(!in || !key || !out) return 0;
    AES_KEY aes;
    if(AES_set_decrypt_key((unsigned char*)key, 128, &aes) < 0)
    {
        return 0;
    }
    int len=strlen(in), en_len=0;
    while(en_len<len)
    {
    	AES_decrypt((unsigned char*)in, (unsigned char*)out, &aes);
    	in+=AES_BLOCK_SIZE;
    	out+=AES_BLOCK_SIZE;
    	en_len+=AES_BLOCK_SIZE;
    }
    return 1;
}

最近遇到一个坑，

AES_encrypt <pre code_snippet_id="232583" snippet_file_name="blog_20140312_1_226454" name="code" class="cpp" style="color: rgb(55, 42, 24); font-size: 16px; line-height: 28px;">AES_decrypt

就是这两个函数让我折腾了四五天，心力憔悴，几近崩溃，也许是走火入魔了，因为遇到了挑战，非要干掉它，而不是绕过！

int aes_encrypt(char* in, char* key, char* out)//, int olen)
{
    if(!in || !key || !out) return 0;
    AES_KEY aes;
    if(AES_set_encrypt_key((unsigned char*)key, 128, &aes) < 0)
    {
        return 0;
    }
    <pre code_snippet_id="232583" snippet_file_name="blog_20140312_1_226454" name="code" class="cpp" style="color: rgb(55, 42, 24); font-size: 16px; line-height: 28px;">    int len=strlen(in)/<span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">AES_BLOCK_SIZE*</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">AES_BLOCK_SIZE</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">, en_len=0;</span>

    char *lptmp = new char[len+1];

     memset(lptmp, "", len+1);
    while(en_len<len)//输入输出字符串够长，并且是AES_BLOCK_SIZE的整数倍，需要严格限制
    {
    	AES_encrypt((unsigned char*)in, (unsigned char*)lptmp, &aes);
    	in+=AES_BLOCK_SIZE;
    	<span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">lptmp</span><span style="font-family: "Hiragino Sans GB W3", "Hiragino Sans GB", Arial, Helvetica, simsun, u5b8bu4f53;">+=AES_BLOCK_SIZE;</span>
    	en_len+=AES_BLOCK_SIZE;

<span style="color:#372a18;">        //hex(lptmp)  </span><strong><span style="color:#ff0000;">那么就发现第一个数据块加密的结果是对的，后面就错误了，加密后的数据很多是0，查了openssl的</span></strong>

<strong><span style="color:#ff0000;">        //源代码这个aes这块的加解密是线程安全的，有谁知道原因？</span></strong>

    }

    if(lptmp)

    {

       delete []lptmp;

       lptmp = NULL;

    }
    return 1;
}

最后给出一个链接，利用openssl的AES接口进行编程。 openssl之aes编程（AES_cbc_encrypt 与 AES_encrypt）   参考资料： http://www.baike.com/wiki/AES%E5%8A%A0%E5%AF%86%E7%AE%97%E6%B3%95 （互动百科）

分组对称加密模式:ECB/CBC/CFB/OFB缺CTR

AES CBC和CTR加解密实例 http://fossies.org/dox/openssl-1.0.1f/index.html （详细源码）