Windows CryptoAPI入门

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CryptoAPI为开发者提供在Windows下使用PKI的API。CryptoAPI包括编码、解码、加密、解密、Hash、数字证书管理和证书存储等功能。

常用API

CSP相关

一个CSP是实现加密操作的独立模块，要实现加密，至少需要一个CSP。每个CSP对CryptAPI的实现是不同的，使用的算法不同，有些包含了对硬件的支持。

  • CryptAcquireContext 获得指定CSP的密钥容器的句柄
  • CryptReleaseContext 释放由CryptAcquireContext得到的句柄

密钥相关

用来创建和销毁密钥，也可以使用一个已有的密钥

  • CryptDeriveKey 从一个密码中派生一个密钥
  • CryptDestoryKey 销毁密钥
  • CryptDuplicateKey 制作一个密钥和密钥状态的精确复制
  • CryptGenKey 创建一个随机密钥
  • CryptImportKey 把一个密钥BLOB传送到CSP中

加解密相关

用来加解密数据，需要指定一个密钥，这个密钥可以是由CryptGenKey、CryptDuplicateKey、CryptImportKey产生。

  • CryptEncrypt 使用指定加密密钥来加密一段信息
  • CryptDecrypt 使用指定加密密钥来解密一段密文

哈希和数字签名函数

用来计算Hash、创建和校验数字签名。

  • CryptCreateHash 创建一个空哈希对象
  • CryptDestoryHash 销毁一个哈希对象
  • CryptDuplicateHash 复制一个哈希对象
  • CryptGetHashParam 得到一个哈希对象参数
  • CryptHashData 对一块数据进行哈希，把它加到指定的哈希对象中
  • CryptHashSessionKey 对一个会话密钥进行哈希，把它加到指定的哈希对象中
  • CryptSetHashParam 设置一个哈希对象的参数
  • CryptSignHash 对一个哈希对象进行签名
  • CryptVerifySignature 校验一个数字签名

示例

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#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#pragma comment (lib, "advapi32")
int main()
{
    HCRYPTPROV hCryptProv;
    HCRYPTHASH hCryptHash;
    HCRYPTKEY hCryptKey;

    CryptAcquireContext(&hCryptProv,            // CSP句柄的指针
                        NULL,                   // 密钥容器名称
                        MS_DEF_PROV,            // CSP名称（如果为NULL，就使用默认的CSP）
                        PROV_RSA_FULL,          // CSP类型
                        CRYPT_VERIFYCONTEXT);   // 此选项指出应用程序不需要使用公钥/私钥对

    CryptCreateHash(hCryptProv,     // CSP句柄
                    CALG_MD5,       // Hash算法的标识符
                    0,              // 如果哈希算法是密钥哈希，如HMAC或MAC算法，就用此密钥句柄传递密钥
                    0,              // 保留，必须为0
                    &hCryptHash);   // 哈希对象的句柄指针

    static char szPassword[] = "FSD@#fds23"; // 加密密码
    DWORD dwLen = strlen(szPassword);

    // 计算密码的Hash值
    CryptHashData(hCryptHash,
                    (BYTE*)szPassword, 
                    dwLen,
                    0);

    // 根据密码的Hash值派生一个密钥
    CryptDeriveKey(hCryptProv,      // CSP句柄
                    CALG_RC4,       // 要产生密钥的对称加密算法
                    hCryptHash,     // 哈希对象的句柄
                    0,              // 密钥类型
                    &hCryptKey);    // 输出密钥句柄指针

    // 待加密数据
    static char szData[] = "important data";

    DWORD dwLenIn = strlen(szData);
    DWORD dwLenOut = dwLenIn;

    CryptEncrypt(hCryptKey,         // 密钥句柄
                0,                  // 如果在加密的同时需要计算Hash值，传入一个Hash对象句柄
                TRUE,               // 标识是否是最后一次加密操作
                0,                  // 保留，必须为0
                (BYTE*)szData,      // 要被加密的数据
                &dwLenOut,          // [in/out] 传入需要加密的数据长度，传出已经加密的数据长度
                dwLenIn);           // 指出szData的Buffer长度

    CryptDecrypt(hCryptKey,         // CSP句柄
                0,                  // 如果在加密的同时需要计算Hash值，传入一个Hash对象句柄
                TRUE,               // 标识是否是最后一个解密操作
                0,                  // 保留，必须为0
                (BYTE*)szData,      // [in/out] 需要解密数据的地址
                &dwLenOut);         // [in/out] 传入需要解密的数据长度，传出已经解密的数据长度

    // 清理工作
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
    CryptDestroyHash(hCryptHash);
    CryptReleaseContext(hCryptProv, NULL);
}

实际应用时

  • 应该加上每个步骤成功与否的检查、错误处理。
  • 当要加解密的数据很长时，通常会把数据分多个块进行加解密，此时就需要计算是否是最后一个块，改变传入的参数。
  • 如果要使用文件来保存、处理加解密后的数据，可以使用Base64编码，使得数据全部都是可见字符，以防止文件写入时遇到某些不可见字符被截断。
给鸡排饭加个蛋