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使用AES对称密钥(GCM模式)分段加解密(C/C++)

对应的算法规格请查看对称密钥加解密算法规格:AES

在CMake脚本中链接相关动态库

target_link_libraries(entry PUBLIC libohcrypto.so)

开发步骤

创建对象

调用OH_CryptoSymKeyGenerator_CreateOH_CryptoSymKeyGenerator_Generate,生成密钥算法为AES、密钥长度为128位的对称密钥(OH_CryptoSymKey)。

如何生成AES对称密钥,开发者可参考下文示例,并结合对称密钥生成和转换规格:AES随机生成对称密钥文档进行理解。参考文档与当前示例可能存在入参差异,请注意区分。

加密

  1. 调用OH_CryptoSymCipher_Create,指定字符串参数'AES128|GCM|PKCS7',创建对称密钥算法为AES128、分组模式为GCM、填充模式为PKCS7的Cipher实例,用于完成加密操作。

  2. 调用OH_CryptoSymCipherParams_Create创建参数对象,调用OH_CryptoSymCipherParams_SetParam设置对应的加密参数。

  3. 调用OH_CryptoSymCipher_Init,设置模式为加密(CRYPTO_ENCRYPT_MODE),指定对称密钥(OH_CryptoSymKey)和GCM模式的加密参数(OH_CryptoSymCipherParams),以初始化加密 Cipher 实例。

  4. 将一次传入数据量设置为20字节,多次调用OH_CryptoSymCipher_Update,更新数据(明文)。

    • 当前单次update没有长度限制,开发者可根据数据量判断如何调用update。

    • 建议开发者对每次update的结果都判断是否为null,并在结果不为null时取出其中的密文进行拼接,形成完整的密文。因为在不同的模式下,update的结果可能会受到不同影响。

      1)例如ECB和CBC模式,始终以分组为基本单位进行加密,并输出本次更新产生的加密分组结果。即当本次更新操作凑满一个分组时,输出密文;若未凑满,则本次更新输出null,将未加密的数据与下次输入的数据拼接后,再进行分组输出。最后进行doFinal操作时,将未加密的数据根据指定的填充模式进行填充,再输出剩余加密结果。解密过程中的update操作同理。

      2)对于流加密模式(比如CTR和OFB模式),通常密文长度和明文长度相等。

  5. 调用OH_CryptoSymCipher_Final,获取密文。

    • 由于已使用update传入数据,此处传入null。

    • final输出结果可能为null,在访问具体数据前,需要先判断结果是否为null,以避免产生异常。

      在GCM模式下,final会返回authTag,作为解密操作时初始化的认证信息,需要保存。

      在GCM模式下,算法库当前只支持16字节的authTag,作为解密操作时初始化的认证信息。示例中authTag恰好为16字节。

解密

  1. 调用OH_CryptoSymCipher_Create,指定参数'AES128|GCM|PKCS7',创建对称密钥类型为AES128、分组模式为GCM、填充模式为PKCS7的Cipher实例,完成解密操作。

  2. 调用OH_CryptoSymCipherParams_SetParam设置authTag作为解密的认证信息。

    在GCM模式下,从加密后的数据中取出末尾16字节,作为解密时初始化的认证信息。示例中authTag恰好为16字节。

  3. 调用OH_CryptoSymCipher_Init,设置模式为解密(CRYPTO_DECRYPT_MODE),指定解密密钥(OH_CryptoSymKey)和GCM模式对应的解密参数(OH_CryptoSymCipherParams),初始化解密Cipher实例。

  4. 将一次传入数据量设置为20字节,多次调用OH_CryptoSymCipher_Update,更新数据(密文)。

  5. 调用OH_CryptoSymCipher_Final获取解密数据。

销毁对象

调用OH_CryptoSymKeyGenerator_DestroyOH_CryptoSymCipher_DestroyOH_CryptoSymCipherParams_Destroy销毁各对象。

#include <cstring>
#include "CryptoArchitectureKit/crypto_common.h"
#include "CryptoArchitectureKit/crypto_sym_cipher.h"
#include "file.h"

#define OH_CRYPTO_GCM_TAG_LEN 16
#define OH_CRYPTO_MAX_TEST_DATA_LEN 128
OH_Crypto_ErrCode doTestAesGcmSeg()
{
OH_CryptoSymKeyGenerator *genCtx = nullptr;
OH_CryptoSymCipher *encCtx = nullptr;
OH_CryptoSymCipher *decCtx = nullptr;
OH_CryptoSymKey *keyCtx = nullptr;
OH_CryptoSymCipherParams *params = nullptr;

char *plainText = const_cast<char *>("aaaaa.....bbbbb.....ccccc.....ddddd.....eee");
Crypto_DataBlob msgBlob = {.data = (uint8_t *)(plainText), .len = strlen(plainText)};

uint8_t aad[8] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
uint8_t tagArr[16] = {0};
uint8_t iv[12] = {1, 2, 4, 12, 3, 4, 2, 3, 3, 2, 0, 4}; // iv使用安全随机数生成
Crypto_DataBlob tag = {.data = nullptr, .len = 0};
Crypto_DataBlob ivBlob = {.data = iv, .len = sizeof(iv)};
Crypto_DataBlob aadBlob = {.data = aad, .len = sizeof(aad)};
Crypto_DataBlob outUpdate = {.data = nullptr, .len = 0};
Crypto_DataBlob decUpdate = {.data = nullptr, .len = 0};
Crypto_DataBlob tagInit = {.data = tagArr, .len = sizeof(tagArr)};
int32_t cipherLen = 0;
int blockSize = 20;
int32_t randomLen = strlen(plainText);
int cnt = randomLen / blockSize;
int rem = randomLen % blockSize;
uint8_t cipherText[OH_CRYPTO_MAX_TEST_DATA_LEN] = {0};
Crypto_DataBlob cipherBlob;

// 生成密钥
OH_Crypto_ErrCode ret = OH_CryptoSymKeyGenerator_Create("AES128", &genCtx);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymKeyGenerator_Generate(genCtx, &keyCtx);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}

// 设置参数
ret = OH_CryptoSymCipherParams_Create(&params);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_IV_DATABLOB, &ivBlob);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_AAD_DATABLOB, &aadBlob);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_TAG_DATABLOB, &tagInit);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}

// 加密
ret = OH_CryptoSymCipher_Create("AES128|GCM|PKCS7", &encCtx);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipher_Init(encCtx, CRYPTO_ENCRYPT_MODE, keyCtx, params);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}

for (int i = 0; i < cnt; i++) {
msgBlob.len = blockSize;
ret = OH_CryptoSymCipher_Update(encCtx, &msgBlob, &outUpdate);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
msgBlob.data += blockSize;
memcpy(&cipherText[cipherLen], outUpdate.data, outUpdate.len);
cipherLen += outUpdate.len;
OH_Crypto_FreeDataBlob(&outUpdate);
}
if (rem > 0) {
msgBlob.len = rem;
ret = OH_CryptoSymCipher_Update(encCtx, (Crypto_DataBlob *)&msgBlob, &outUpdate);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
memcpy(&cipherText[cipherLen], outUpdate.data, outUpdate.len);
cipherLen += outUpdate.len;
OH_Crypto_FreeDataBlob(&outUpdate);
}
ret = OH_CryptoSymCipher_Final(encCtx, nullptr, &tag);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}

// 解密
cipherBlob = {.data = reinterpret_cast<uint8_t *>(cipherText), .len = (size_t)cipherLen};
msgBlob.data -= strlen(plainText) - rem;
msgBlob.len = strlen(plainText);
ret = OH_CryptoSymCipher_Create("AES128|GCM|PKCS7", &decCtx);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipherParams_SetParam(params, CRYPTO_TAG_DATABLOB, &tag);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipher_Init(decCtx, CRYPTO_DECRYPT_MODE, keyCtx, params);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}
ret = OH_CryptoSymCipher_Final(decCtx, &cipherBlob, &decUpdate);
if (ret != CRYPTO_SUCCESS) {
goto end;
}

end:
OH_CryptoSymCipherParams_Destroy(params);
OH_CryptoSymCipher_Destroy(encCtx);
OH_CryptoSymCipher_Destroy(decCtx);
OH_CryptoSymKeyGenerator_Destroy(genCtx);
OH_CryptoSymKey_Destroy(keyCtx);
OH_Crypto_FreeDataBlob(&outUpdate);
OH_Crypto_FreeDataBlob(&tag);
OH_Crypto_FreeDataBlob(&decUpdate);
return ret;
}