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[OpenSSL] <openssl/evp.h>EVP 함수 정리 본문
[OpenSSL] <openssl/evp.h>EVP 함수 정리
함수가 매우 많으니 ctrl + f 로 search!!!
1. EVP?
- Maybe, Envelope.
- High-level Cryptographic functions.
- 수많은 OpenSSL의 암호 API를 하나의 인터페이스(interface)로 구성.
- The EVP interface, which can be accessed by including "openssl/evp.h"
2. CTX?
- Context
- EVP로 Encryption, Decryption 등, 각 수행에 필요하거나 변경되는 정보들을 유지하는 구조체.
- 암호화 알고리즘, 키(key) 값, IV(initialization vector) 값, padding 설정 등...
- 대칭키 암호에서 EVP_CIPHER_CTX 구조체를 사용.
3. EVP Cipher APIs
- EVP 사용 시 여러 암호 알고리즘을 동일한 루틴(routine)으로 사용 가능.
* EVP_ Encrypt/Decrypt/CipherUpdate() : 실질적으로 데이터를 암호/복호화하는 함수.
- "_ex"가 붙는 함수는 암호 알고리즘에 따라 추가적인 설정이 가능.
- 암호/복호화의 동작 루틴은 동일하고 사용되는 함수명만 다름.
- APIs
$ man EVP_CIPHER_CTX_init
* 헤더(header) 파일
#include <openssl/evp.h>
* EVP_CIPHER_CTX 구조체
struct evp_cipher_ctx_st{
const EVP_CIPHER *cipher;
ENGINE *engine; /* functional reference if 'cipher' is ENGINE-provided */
int encrypt; /* encrypt or decrypt */
int buf_len; /* number we have left */
unsigned char ovi[EVP_MAX_IV_LENGTH]; /* original iv */
unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH]; /* working iv */
unsigned char buf[EVP_MAX_BLOCK_LENGTH]; /* saved partial block */
int num; /* used by cfb/ofb/ctr mode */
void *app_data; /* application stuff */
int key_len; /* May change for variable length cipher */
unsigned long flags; /* Various flags */
void *cipher_data; /* per EVP data */
int final_used;
unsigned char final[EVP_MAX_BLOCK_LENGTH]; /* possible final block */
} /* EVP_CIPHER_CTX */ ;
* 초기화
void EVP_CIPHER_CTX_init(EVP_CIPHER_CTX *ctx);
- cipher context를 초기화.
- ctx : cipher context의 주소.
* EVP 암호/복호화 초기 설정
int EVP_EncryptInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, unsigned char *key, unsigned char *iv);
int EVP_DecryptInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, unsigned char *key, unsigned char *iv);
int EVP_CipherInit(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, unsigned char *key, unsigned char *iv, int enc);
int EVP_EncryptInit_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, ENGINE *impl, unsigned char *key, unsigned char *iv);
int EVP_DecryptInit_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, ENGINE *impl, unsigned char *key, unsigned char *iv);
int EVP_CipherInit_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, const EVP_CIPHER *type, ENGINE *impl, unsigned char *key, unsigned char *iv, int enc);
- 암호/복호화 하기 위한 초기 설정.
- 성공시 1, 실패시 0 리턴.
- ctx : 사용되는 cipher context.
- type : 암호화 알고리즘(cipher), e.g. EVP_des_ecb(), EVP_aes_128_cbc(), ... 등의 리턴 값.
- key : binary key 값, 암호 알고리즘에 따라 길이가 잘림.
- iv : binary iv 값, 암호 알고리즘에 따라 길이가 잘림, ECB mode에서는 NULL로 설정, 값이 있더라도 사용되지 않음.
- enc : 암호/복호화 flag, 1이면 암호화, 0이면 복호화.
* EVP 암호/복호화 수행
int EVP_EncryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl, unsigned char *in, int inl);
int EVP_DecryptUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl, unsigned char *in, int inl);
int EVP_CipherUpdate(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl, unsigned char *in, int inl);
- 실질적으로 데이터를 암호/복호화.
- 성공시 1, 실패시 0 리턴.
- block size가 맞지 않으면, Final(),Final_ex()에서 처리. (ECB/CBC mode처럼 block cipher인 경우)
- outl은 암호/복호화에 성공한 바이트 크기를 나타냄, 즉 암호/복호화가 성공한 바이트 크기.
- ctx : 사용되는 cipher context.
- out : 암호/복호화된 데이터가 저장될 버퍼.
- outl : out의 길이가 저장될 변수, 암호/복호화된 데이터의 길이.
- in : 입력 데이터, 암호화시 평문, 복호화시 암호문.
- inl : in의 길이
int EVP_EncryptFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
int EVP_EncryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
int EVP_DecryptFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
int EVP_DecryptFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
int EVP_CipherFinal(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
int EVP_CipherFinal_ex(EVP_CIPHER_CTX *ctx, unsigned char *out, int *outl);
- 패딩 및 필요한 작업을 처리
- 성공시 1, 실패시 0 리턴.
- block size가 맞지 않아 Update()에서 처리가 안된 데이터를 처리. (ECB/CBC mode처럼 block cipher인 경우)
- ECB/CBC mode에서 암호화시 패딩(padding)이 추가, 복호화시 패딩이 제거.
- ctx : 사용되는 cipher context.
- out : 암호/복호화된 데이터가 저장될 버퍼
- outl : out의 길이가 저장될 변수
* 기타 APIs
int EVP_CIPHER_CTX_set_padding(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int padding);
- 패딩(padding) 사용 유무를 결정.
- 항상 1 리턴.
- ECB/CBC mode에서 사용.
- padding : 1이면 on, 0이면 off.
int EVP_CIPHER_CTX_set_key_length(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int keylen);
- ctx의 key 길이를 설정.
- 항상 1 리턴.
- cipher에 따라 가변적인 key 길이 설정 가능.
- keylen : 바이트 단위의 key 길이.
int EVP_CIPHER_CTX_ctrl(EVP_CIPHER_CTX *ctx, int type, int arg, void *ptr);
- cipher에 관련된 설정 파라미터(configurable parameters)를 설정 가능.
- Linux system call의 fctrl()와 유사.
- type : 암호 알고리즘에 따라 설정 가능한 값, refer to "openssl/evp.h"
e.g. EVP_CTRL_GET_RC2_KEY_BITS, EVP_CTRL_SET_RC2_KEY_BITS, EVP_CTRL_GET_RC5_ROUNDS, EVP_CTRL_SET_RC5_ROUNDS, ... 등.
- arg : 파라미터(정수형), type에 따라 용도가 달라짐.
- ptr : 파라미터(정수형), 읽을/저장될 변수의 주소 등으로 사용 가능, type에 따라 용도가 달라짐.
int EVP_CIPHER_CTX_cleanup(EVP_CIPHER_CTX *ctx);
- ctx의 내용을 삭제.
const EVP_CIPHER *EVP_get_cipherbyname(const char *name);
- name에 해당하는 EVP_CIPHER 구조체를 리턴.
- OpenSSL_add_all_ciphers()를 먼저 호출 사용 가능.
- name : cipher 이름, refer to "man enc"
e.g. "des-ecb", "aes-128-ecb", "aes-192-cbc", ... 등.
* EVP macros and others.
- padding이 disable 체크하는 코드 : int pad=(ctx->flags&EVP_CIPH_NO_PADDING);
- a : integer
#define EVP_get_cipherbynid(a) EVP_get_cipherbyname(OBJ_nid2sn(a))
#define EVP_get_cipherbyobj(a) EVP_get_cipherbynid(OBJ_obj2nid(a))
- e : const EVP_CIPHER*
#define EVP_CIPHER_nid(e) ((e)->nid)
#define EVP_CIPHER_block_size(e) ((e)->block_size)
#define EVP_CIPHER_key_length(e) ((e)->key_len)
#define EVP_CIPHER_iv_length(e) ((e)->iv_len)
#define EVP_CIPHER_flags(e) ((e)->flags)
#define EVP_CIPHER_mode(e) ((e)->flags) & EVP_CIPH_MODE)
int EVP_CIPHER_type(const EVP_CIPHER *ctx);
- e : EVP_CIPHER_CTX*
#define EVP_CIPHER_CTX_cipher(e) ((e)->cipher) // get cipher object
#define EVP_CIPHER_CTX_nid(e) ((e)->cipher->nid) // get cipher nid
#define EVP_CIPHER_CTX_block_size(e) ((e)->cipher->block_size) // get cipher block size
#define EVP_CIPHER_CTX_key_length(e) ((e)->key_len) // get cipher key length
#define EVP_CIPHER_CTX_iv_length(e) ((e)->cipher->iv_len) // get cipher IV length
#define EVP_CIPHER_CTX_get_app_data(e) ((e)->app_data)
#define EVP_CIPHER_CTX_set_app_data(e,d) ((e)->app_data=(char *)(d))
#define EVP_CIPHER_CTX_type(c) EVP_CIPHER_type(EVP_CIPHER_CTX_cipher(c)) // get cipher type
#define EVP_CIPHER_CTX_flags(e) ((e)->cipher->flags) // get flags
#define EVP_CIPHER_CTX_mode(e) ((e)->cipher->flags & EVP_CIPH_MODE) // get mode
int EVP_CIPHER_param_to_asn1(EVP_CIPHER_CTX *c, ASN1_TYPE *type);
int EVP_CIPHER_asn1_to_param(EVP_CIPHER_CTX *c, ASN1_TYPE *type);
- EVP 암호/복호화 과정
do_crypt(FILE *inFp, FILE *outFp, const EVP_CIPHER *cipher,
const unsigned char *key, const unsigned char *iv/*, int enc*/) // enc는 EVP_Cipher~()에서 사용
{
int inLen, outLen;
unsigned char inBuf[BUFSIZ], outBuf[BUFSIZ+EVP_MAX_BLOCK_LENGTH];
// inBuf 크기는 cipher에 따라 block size의 배수.
// outBuf 크기는 inBuf보다 추가적인 block size를 더 가잠. (padding 등의 이유)
// block cipher인 ECB/CBC mode에서 적용되는 사항 (CBC만 IV 필요)
// stream cipher인OFB/CFB/CTR에서는 plaintext와 ciphertext의 크기가 같음. (단, IV가 필요)
EVP_CIPHER_CTX ctx;
// 1. context 초기화
EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
// 2. 암호/복호화 초기 설정
EVP_EncryptInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv); // encrypt
//EVP_DecryptInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv); // decrypt
//EVP_CipherInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv, enc); // enc=1 : encrypt, enc=0 : decrypt
// 3. 데이터 암호/복호화
while((inLen=fread(inBuf, 1, sizeof(inBuf), inFp))>0)
{
EVP_EncryptUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen);
// EVP_DecryptUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen);
// EVP_CipherUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen);
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp);
}
// 4. 암호화 마지막 처리, e.g. 패딩 처리
EVP_EncryptFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen);
//EVP_DecryptFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen);
//EVP_CipherFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen);
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp);
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
}
4. Example 1 - using EVP_Encrypt/Decrypt~()
/* enc.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <getopt.h>
#define PrintfErrorExit(x, ...) { fprintf(stderr, __VA_ARGS__); exit(x); }
int encrypt(FILE *inFp, FILE *outFp, const EVP_CIPHER *cipher,
const unsigned char *key, const unsigned char *iv)
{
int inLen, outLen; // inLen:입력된 데이터의 길이, outLen:출력된 데이터의 길이
char inBuf[BUFSIZ], outBuf[BUFSIZ+EVP_MAX_BLOCK_LENGTH]; // inBuf:입력 데이터 버퍼, outBuf:출력 데이터 버퍼
EVP_CIPHER_CTX ctx; // 암호화 수행에 사용할 context
// 1. context 초기화
EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
// 2. 암호화 초기 설정.
// - context, 암호 알고리즘, 키 값, IV 값 설정
EVP_EncryptInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv);
// 3. 데이터 암호화
while((inLen=fread(inBuf, 1, sizeof(inBuf), inFp))>0) // 입력 파일에서 BUFSIZ만큼 데이터를 read
{
if(!EVP_EncryptUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen)) // read된 데이터를 암호화
{
printf("EVP_EncryptUpdate() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -1;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 암호화된 데이터를 write
}
// 4. 암호화의 마지막 처리, e.g. 패딩 처리
if(!EVP_EncryptFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen))
{
printf("EVP_EncryptFinal_ex() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -2;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 마지막으로 암호화된(패딩 처리된) 데이터를 write
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx); // context 초기화
return 0;
}
int decrypt(FILE *inFp, FILE *outFp, const EVP_CIPHER *cipher,
const unsigned char *key, const unsigned char *iv)
{
int inLen, outLen;
char inBuf[BUFSIZ], outBuf[BUFSIZ+EVP_MAX_BLOCK_LENGTH];
EVP_CIPHER_CTX ctx; // 복호화 수행에 사용할 context
// 1. context 초기화
EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
// 2. 복호화 초기 설정.
// - context, 암호 알고리즘, 키 값, IV 값 설정
EVP_DecryptInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv);
// 3. 데이터 복호화
while((inLen=fread(inBuf, 1, sizeof(inBuf), inFp))>0) // 입력 파일에서 BUFSIZ만큼 데이터를 read
{
if(!EVP_DecryptUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen)) // read된 데이터를 복호화, 실패 시 0 리턴
{
printf("EVP_DecryptUpdate() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -1;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 복호화된 데이터를 write
}
// 4. 복호화의 마지막 처리, e.g. 패딩 처리
if(!EVP_DecryptFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen))
{
printf("EVP_DecryptFinal_ex() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -2;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 마지막으로 복호화된(패딩 처리된) 데이터를 write
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return 0;
}
void printhex(const char *prefix, const unsigned char *s, const int sLen)
{
int i;
printf("%s[%d]:\n", prefix, sLen);
printf("%02X", s[0]);
for(i=1; i<sLen; i++)
printf(":%02X", s[i]);
printf("\n");
}
int main(int argc, char **argv)
{
FILE *inFp, *outFp; // 입출력 파일의 파일 포인터
int opt; // 옵션 문자
int keyLen, ivLen; // 입력된 key 값, iv 값
unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH]; // key 버퍼
unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH]; // iv 버퍼
const EVP_CIPHER *cipher=EVP_enc_null(); // 암호 알고리즘
int (*crypt)(FILE*, FILE*, const EVP_CIPHER*, // 함수 포인터
const unsigned char*, const unsigned char *);
if(argc!=4 || (opt=getopt(argc, argv, "ed"))==-1)
PrintfErrorExit(2, "Usage: %s -e|d <inFile> <outFile>\n", argv[0]);
switch(opt)
{
case 'e': // encrypt
crypt=encrypt;
break;
case 'd': // decrypt
crypt=decrypt;
break;
case '?':
default:
PrintfErrorExit(3, "Usage: %s -e|d <inFile> <outFile>\n", argv[0]);
}
if((inFp=fopen(argv[2], "rb"))==NULL)
PrintfErrorExit(4, "fopen(\"%s\") error.\n", argv[1]);
if((outFp=fopen(argv[3], "wb"))==NULL)
PrintfErrorExit(5, "fopen(\"%s\") error.\n", argv[2]);
OpenSSL_add_all_ciphers(); // EVP_get_cipherbyname()을 사용하기 위해 호출.
cipher=EVP_get_cipherbyname("aes-128-cbc");
memcpy(key, "password01234567", keyLen=EVP_CIPHER_key_length(cipher));
memcpy(iv, "01234567", ivLen=EVP_CIPHER_iv_length(cipher));
printhex("key", key, keyLen);
printhex("iv", iv, ivLen);
if(crypt(inFp, outFp, cipher, key, iv)<0)
exit(6);
fclose(inFp);
fclose(outFp);
exit(0);
}
5. Example 2 - using EVP_Cipher~()
/* enc2.c */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <getopt.h>
#define PrintfErrorExit(x, ...) { fprintf(stderr, __VA_ARGS__); exit(x); }
int do_crypt(FILE *inFp, FILE *outFp, const EVP_CIPHER *cipher,
const unsigned char *key, const unsigned char *iv, int enc)
{
int inLen, outLen; // inLen:입력된 데이터의 길이, outLen:출력된 데이터의 길이
char inBuf[BUFSIZ], outBuf[BUFSIZ+EVP_MAX_BLOCK_LENGTH]; // inBuf:입력 데이터 버퍼, outBuf:출력 데이터 버퍼
EVP_CIPHER_CTX ctx; // 암호/복호화 수행에 사용할 context
// 1. context 초기화
EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
// 2. 암호/복호화 초기 설정.
// - context, 암호 알고리즘, 키 값, IV 값 설정
EVP_CipherInit_ex(&ctx, cipher, NULL, key, iv, enc);
// 3. 데이터 암호화
while((inLen=fread(inBuf, 1, sizeof(inBuf), inFp))>0) // 입력 파일에서 BUFSIZ만큼 데이터를 read
{
if(!EVP_CipherUpdate(&ctx, outBuf, &outLen, inBuf, inLen)) // read된 데이터를 암호/복호화
{
printf("EVP_EncryptUpdate() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -1;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 암호/복호화된 데이터를 write
}
// 4. 암호/복호화의 마지막 처리, e.g. 패딩 처리
if(!EVP_CipherFinal_ex(&ctx, outBuf, &outLen))
{
printf("EVP_EncryptFinal_ex() error.\n");
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
return -2;
}
fwrite(outBuf, 1, outLen, outFp); // 출력 파일에 마지막으로 암호/복호화된(패딩 처리된) 데이터를 write
EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx); // context 초기화
return 0;
}
void printhex(const char *prefix, const unsigned char *s, const int sLen)
{
int i;
printf("%s[%d]:\n", prefix, sLen);
printf("%02X", s[0]);
for(i=1; i<sLen; i++)
printf(":%02X", s[i]);
printf("\n");
}
int main(int argc, char **argv)
{
FILE *inFp, *outFp; // 입출력 파일의 파일 포인터
int opt, enc; // 옵션 문자, 암호/복호화 flag
int keyLen, ivLen; // 입력된 key 값, iv 값
unsigned char key[EVP_MAX_KEY_LENGTH]; // key 버퍼
unsigned char iv[EVP_MAX_IV_LENGTH]; // iv 버퍼
const EVP_CIPHER *cipher=EVP_enc_null(); // 암호 알고리즘
int (*crypt)(FILE*, FILE*, const EVP_CIPHER*, // 함수 포인터
const unsigned char*, const unsigned char *);
if(argc!=4 || (opt=getopt(argc, argv, "ed"))==-1)
PrintfErrorExit(2, "Usage: %s -e|d <inFile> <outFile>\n", argv[0]);
switch(opt)
{
case 'e': // encrypt
enc=1;
break;
case 'd': // decrypt
enc=0;
break;
case '?':
default:
PrintfErrorExit(3, "Usage: %s -e|d <inFile> <outFile>\n", argv[0]);
}
if((inFp=fopen(argv[2], "rb"))==NULL)
PrintfErrorExit(4, "fopen(\"%s\") error.\n", argv[1]);
if((outFp=fopen(argv[3], "wb"))==NULL)
PrintfErrorExit(5, "fopen(\"%s\") error.\n", argv[2]);
OpenSSL_add_all_ciphers(); // EVP_get_cipherbyname()을 사용하기 위해 호출.
cipher=EVP_get_cipherbyname("aes-128-cbc");
memcpy(key, "password01234567", keyLen=EVP_CIPHER_key_length(cipher));
memcpy(iv, "01234567", ivLen=EVP_CIPHER_iv_length(cipher));
printhex("key", key, keyLen);
printhex("iv", iv, ivLen);
if(do_crypt(inFp, outFp, cipher, key, iv, enc)<0)
exit(6);
fclose(inFp);
fclose(outFp);
exit(0);
}
# 실행
$ gcc enc.c -lcrypto
$ cat -v data.txt
OpenSSL EVP Symmetric Key Cipher APIs
$ ./a.out -e data.txt data.bin
key[16]:
70:61:73:73:77:6F:72:64:30:31:32:33:34:35:36:37
iv[16]:
30:31:32:33:34:35:36:37:00:6B:65:79:00:69:76:00
$ cat -v data.bin && echo
A"M-3M-FM-rM-d^_bE.&FdM-T-M-<^G^HdM-#M-VM-^F^SM-^H4<EM-gM-\i^EM-}M-<qfe0M-^F]M-H@M-9BM-'M-1"M-,(
$ ./a.out -d data.bin data.out
key[16]:
70:61:73:73:77:6F:72:64:30:31:32:33:34:35:36:37
iv[16]:
30:31:32:33:34:35:36:37:00:6B:65:79:00:69:76:00
$ cat -v data.out
OpenSSL EVP Symmetric Key Cipher APIs
$
* Reference
[1] OpenSSL을 이용한 보안 프로그래밍 / 네트워크연구실(http://network.hanbat.ac.kr)
[2] www.openssl.org
출처: 네이버 블로그 : 다녀간블로그(JK)님
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=seongjeongki7&logNo=220886192615&parentCategoryNo=&categoryNo=8&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postView
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