openssl学习之ccmgcm 模式.docx

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openssl学习之ccmgcm模式

openssl中添加了对AESccm和gcm模式的支持。

下面的内容主要是对这两个模式相关资料的收集以及整理。

一，CCM

CCM（counterwithCBC-MAC）定义在分组长度为128位的加密算法中，如，AES的分组长度为128。

组成AES-CCM算法的关键组成是CTR工作模式以及CMAC认证算法。

Wifi的WPE协议中使用了AES-CCM。

在HMAC中我们介绍CCM是属于一种E&M（认证并且加密），首先我们来看一下AES-CCM模式的输入输出。

首先介绍两个参数设置：

L：

长度域，取值为2~8，openssl中缺省的为8。

M：

tag的长度，合法的值为：

4,6,8,10,12,14和16。

openssl中缺省的为12

key

16,24,32

None

15-L

Messagetoauthenticateandencrypt

len（Msg）

Additionalauthenticateddata

len（AAD）

其中对消息长度有：

0<=len（Msg）<=2^（8L）;

对附加数据长度有：

0<=len（AAD）<2^64;

[cpp]viewplaincopy

1./* Simple AES CCM test program, uses the same NIST data used for the FIPS 

2. * self test but uses the application level EVP APIs. 

3. */  

4.#include   

5.#include   

6.#include   

7.  

8./* AES-CCM test data from NIST public test vectors */  

9.  

10.static const unsigned char ccm_key[] = {  

11.    0xce,0xb0,0x09,0xae,0xa4,0x45,0x44,0x51,0xfe,0xad,0xf0,0xe6,  

12.    0xb3,0x6f,0x45,0x55,0x5d,0xd0,0x47,0x23,0xba,0xa4,0x48,0xe8  

13.};  

14.// 随机数，每次加密针对相同的KEY使用不同的NONCE。

否则会破坏CCM模式的安全性（RFC3610）  

15.static const unsigned char ccm_nonce[] = {  

16.    0x76,0x40,0x43,0xc4,0x94,0x60,0xb7  

17.};  

18.//附加数据  

19.static const unsigned char ccm_adata[] = {  

20.    0x6e,0x80,0xdd,0x7f,0x1b,0xad,0xf3,0xa1,0xc9,0xab,0x25,0xc7,  

21.    0x5f,0x10,0xbd,0xe7,0x8c,0x23,0xfa,0x0e,0xb8,0xf9,0xaa,0xa5,  

22.    0x3a,0xde,0xfb,0xf4,0xcb,0xf7,0x8f,0xe4  

23.};  

24.//plaintext 表示明文  

25.static const unsigned char ccm_pt[] = {  

26.    0xc8,0xd2,0x75,0xf9,0x19,0xe1,0x7d,0x7f,0xe6,0x9c,0x2a,0x1f,  

27.    0x58,0x93,0x9d,0xfe,0x4d,0x40,0x37,0x91,0xb5,0xdf,0x13,0x10  

28.};  

29.//ciphertext 表示密文  

30.static const unsigned char ccm_ct[] = {  

31.    0x8a,0x0f,0x3d,0x82,0x29,0xe4,0x8e,0x74,0x87,0xfd,0x95,0xa2,  

32.    0x8a,0xd3,0x92,0xc8,0x0b,0x36,0x81,0xd4,0xfb,0xc7,0xbb,0xfd  

33.};  

34.//tag 表示tag数据  

35.static const unsigned char ccm_tag[] = {  

36.    0x2d,0xd6,0xef,0x1c,0x45,0xd4,0xcc,0xb7,0x23,0xdc,0x07,0x44,  

37.    0x14,0xdb,0x50,0x6d  

38.};  

39.  

40.void aes_ccm_encrypt（void）  

41.{  

42.    EVP_CIPHER_CTX *ctx;  

43.    int outlen, tmplen;  

44.    unsigned char outbuf[1024];  

45.    printf（"AES CCM Encrypt:

\n"）;  

46.    printf（"Plaintext:

\n"）;  

47.    BIO_dump_fp（stdout, ccm_pt, sizeof（ccm_pt））;  

48.    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new（）;  

49.    /* Set cipher type and mode */  

50.    EVP_EncryptInit_ex（ctx, EVP_aes_192_ccm（）, NULL, NULL, NULL）;  

51.    /* Set nonce length if default 96 bits is not appropriate */  

52.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_IVLEN, sizeof（ccm_nonce）, NULL）;  

53.    /* Set tag length */  

54.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_TAG, sizeof（ccm_tag）, NULL）;  

55.    /* Initialise key and IV */  

56.    EVP_EncryptInit_ex（ctx, NULL, NULL, ccm_key, ccm_nonce）;  

57.    /* Set plaintext length:

 only needed if AAD is used*/  

58.        //输入输出需设置为NULL  

59.    EVP_EncryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, NULL, sizeof（ccm_pt））;  

60.    /* Zero or one call to specify any AAD */  

61.        //设置AAD，out参数需设置为NULL  

62.    EVP_EncryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, ccm_adata, sizeof（ccm_adata））;  

63.    /* Encrypt plaintext:

 can only be called once */  

64.    EVP_EncryptUpdate（ctx, outbuf, &outlen, ccm_pt, sizeof（ccm_pt））;  

65.    /* Output encrypted block */  

66.    printf（"Ciphertext:

\n"）;  

67.    BIO_dump_fp（stdout, outbuf, outlen）;  

68.    /* Finalise:

 note get no output for CCM */  

69.    EVP_EncryptFinal_ex（ctx, outbuf, &outlen）;  

70.    /* Get tag */  

71.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_GET_TAG, 16, outbuf）;  

72.    /* Output tag */  

73.    printf（"Tag:

\n"）;  

74.    BIO_dump_fp（stdout, outbuf, 16）;  

75.    EVP_CIPHER_CTX_free（ctx）;  

76.}  

77.  

78.void aes_ccm_decrypt（void）  

79.{  

80.    EVP_CIPHER_CTX *ctx;  

81.    int outlen, tmplen, rv;  

82.    unsigned char outbuf[1024];  

83.    printf（"AES CCM Derypt:

\n"）;  

84.    printf（"Ciphertext:

\n"）;  

85.    BIO_dump_fp（stdout, ccm_ct, sizeof（ccm_ct））;  

86.    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new（）;  

87.    /* Select cipher */  

88.    EVP_DecryptInit_ex（ctx, EVP_aes_192_ccm（）, NULL, NULL, NULL）;  

89.    /* Set nonce length, omit for 96 bits */  

90.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_IVLEN, sizeof（ccm_nonce）, NULL）;  

91.    /* Set expected tag value */  

92.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_TAG,  

93.                    sizeof（ccm_tag）, （void *）ccm_tag）;  

94.    /* Specify key and IV */  

95.    EVP_DecryptInit_ex（ctx, NULL, NULL, ccm_key, ccm_nonce）;  

96.    /* Set ciphertext length:

 only needed if we have AAD */  

97.    EVP_DecryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, NULL, sizeof（ccm_ct））;  

98.    /* Zero or one call to specify any AAD */  

99.    EVP_DecryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, ccm_adata, sizeof（ccm_adata））;  

100.    /* Decrypt plaintext, verify tag:

 can only be called once */  

101.    rv = EVP_DecryptUpdate（ctx, outbuf, &outlen, ccm_ct, sizeof（ccm_ct））;  

102.    /* Output decrypted block:

 if tag verify failed we get nothing */  

103.    if （rv > 0）  

104.    {  

105.        printf（"Plaintext:

\n"）;  

106.        BIO_dump_fp（stdout, outbuf, outlen）;  

107.    }  

108.    else  

109.        printf（"Plaintext not available:

 tag verify failed.\n"）;  

110.    EVP_CIPHER_CTX_free（ctx）;  

111.}  

112.  

113.int main（int argc, char **argv）  

114.{  

115.    aes_ccm_encrypt（）;  

116.    aes_ccm_decrypt（）;  

117.}  

[cpp]viewplaincopy

1./* Simple AES CCM test program, uses the same NIST data used for the FIPS 

2. * self test but uses the application level EVP APIs. 

3. */  

4.#include   

5.#include   

6.#include   

7.  

8./* AES-CCM test data from NIST public test vectors */  

9.  

10.static const unsigned char ccm_key[] = {  

11.    0xce,0xb0,0x09,0xae,0xa4,0x45,0x44,0x51,0xfe,0xad,0xf0,0xe6,  

12.    0xb3,0x6f,0x45,0x55,0x5d,0xd0,0x47,0x23,0xba,0xa4,0x48,0xe8  

13.};  

14.// 随机数，每次加密针对相同的KEY使用不同的NONCE。

否则会破坏CCM模式的安全性（RFC3610）  

15.static const unsigned char ccm_nonce[] = {  

16.    0x76,0x40,0x43,0xc4,0x94,0x60,0xb7  

17.};  

18.//附加数据  

19.static const unsigned char ccm_adata[] = {  

20.    0x6e,0x80,0xdd,0x7f,0x1b,0xad,0xf3,0xa1,0xc9,0xab,0x25,0xc7,  

21.    0x5f,0x10,0xbd,0xe7,0x8c,0x23,0xfa,0x0e,0xb8,0xf9,0xaa,0xa5,  

22.    0x3a,0xde,0xfb,0xf4,0xcb,0xf7,0x8f,0xe4  

23.};  

24.//plaintext 表示明文  

25.static const unsigned char ccm_pt[] = {  

26.    0xc8,0xd2,0x75,0xf9,0x19,0xe1,0x7d,0x7f,0xe6,0x9c,0x2a,0x1f,  

27.    0x58,0x93,0x9d,0xfe,0x4d,0x40,0x37,0x91,0xb5,0xdf,0x13,0x10  

28.};  

29.//ciphertext 表示密文  

30.static const unsigned char ccm_ct[] = {  

31.    0x8a,0x0f,0x3d,0x82,0x29,0xe4,0x8e,0x74,0x87,0xfd,0x95,0xa2,  

32.    0x8a,0xd3,0x92,0xc8,0x0b,0x36,0x81,0xd4,0xfb,0xc7,0xbb,0xfd  

33.};  

34.//tag 表示tag数据  

35.static const unsigned char ccm_tag[] = {  

36.    0x2d,0xd6,0xef,0x1c,0x45,0xd4,0xcc,0xb7,0x23,0xdc,0x07,0x44,  

37.    0x14,0xdb,0x50,0x6d  

38.};  

39.  

40.void aes_ccm_encrypt（void）  

41.{  

42.    EVP_CIPHER_CTX *ctx;  

43.    int outlen, tmplen;  

44.    unsigned char outbuf[1024];  

45.    printf（"AES CCM Encrypt:

\n"）;  

46.    printf（"Plaintext:

\n"）;  

47.    BIO_dump_fp（stdout, ccm_pt, sizeof（ccm_pt））;  

48.    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new（）;  

49.    /* Set cipher type and mode */  

50.    EVP_EncryptInit_ex（ctx, EVP_aes_192_ccm（）, NULL, NULL, NULL）;  

51.    /* Set nonce length if default 96 bits is not appropriate */  

52.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_IVLEN, sizeof（ccm_nonce）, NULL）;  

53.    /* Set tag length */  

54.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_TAG, sizeof（ccm_tag）, NULL）;  

55.    /* Initialise key and IV */  

56.    EVP_EncryptInit_ex（ctx, NULL, NULL, ccm_key, ccm_nonce）;  

57.    /* Set plaintext length:

 only needed if AAD is used*/  

58.        //输入输出需设置为NULL  

59.    EVP_EncryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, NULL, sizeof（ccm_pt））;  

60.    /* Zero or one call to specify any AAD */  

61.        //设置AAD，out参数需设置为NULL  

62.    EVP_EncryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, ccm_adata, sizeof（ccm_adata））;  

63.    /* Encrypt plaintext:

 can only be called once */  

64.    EVP_EncryptUpdate（ctx, outbuf, &outlen, ccm_pt, sizeof（ccm_pt））;  

65.    /* Output encrypted block */  

66.    printf（"Ciphertext:

\n"）;  

67.    BIO_dump_fp（stdout, outbuf, outlen）;  

68.    /* Finalise:

 note get no output for CCM */  

69.    EVP_EncryptFinal_ex（ctx, outbuf, &outlen）;  

70.    /* Get tag */  

71.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_GET_TAG, 16, outbuf）;  

72.    /* Output tag */  

73.    printf（"Tag:

\n"）;  

74.    BIO_dump_fp（stdout, outbuf, 16）;  

75.    EVP_CIPHER_CTX_free（ctx）;  

76.}  

77.  

78.void aes_ccm_decrypt（void）  

79.{  

80.    EVP_CIPHER_CTX *ctx;  

81.    int outlen, tmplen, rv;  

82.    unsigned char outbuf[1024];  

83.    printf（"AES CCM Derypt:

\n"）;  

84.    printf（"Ciphertext:

\n"）;  

85.    BIO_dump_fp（stdout, ccm_ct, sizeof（ccm_ct））;  

86.    ctx = EVP_CIPHER_CTX_new（）;  

87.    /* Select cipher */  

88.    EVP_DecryptInit_ex（ctx, EVP_aes_192_ccm（）, NULL, NULL, NULL）;  

89.    /* Set nonce length, omit for 96 bits */  

90.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_IVLEN, sizeof（ccm_nonce）, NULL）;  

91.    /* Set expected tag value */  

92.    EVP_CIPHER_CTX_ctrl（ctx, EVP_CTRL_CCM_SET_TAG,  

93.                    sizeof（ccm_tag）, （void *）ccm_tag）;  

94.    /* Specify key and IV */  

95.    EVP_DecryptInit_ex（ctx, NULL, NULL, ccm_key, ccm_nonce）;  

96.    /* Set ciphertext length:

 only needed if we have AAD */  

97.    EVP_DecryptUpdate（ctx, NULL, &outlen, NULL, sizeof（ccm_ct））;  

98.