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基于openssl3.0，已知ECC算法x,y如何構(gòu)建公鑰的EVP_PKEY結(jié)構(gòu)

發(fā)布人：電子禪石 時(shí)間：2025-02-25 來源：工程師 發(fā)布文章

前言

在將項(xiàng)目從 OpenSSL 1.1 升級到 OpenSSL 3.0 的過程中，

開發(fā)者可能會遇到許多 API 的變化和棄用，尤其是在處理橢圓曲線（ECC）相關(guān)的函數(shù)時(shí)。

OpenSSL 3.0 引入了一些新的 API，并對原有的 EC 相關(guān)函數(shù)進(jìn)行了替換或棄用。

盡管如此，我們?nèi)匀豢梢允褂眠@些新 API 來創(chuàng)建和處理 EVP_PKEY 結(jié)構(gòu)，以滿足現(xiàn)代加密需求。在已知ECC算法公鑰下x，y以及算法NID的前提下，如何使用openssl-3.0中的接口構(gòu)建EVP_PKEY結(jié)構(gòu)呢？


一、問題分析

在openssl-1.1中，我們可以很輕松創(chuàng)建ECC公鑰，但在openssl-3.0中很多相關(guān)的API已經(jīng)被

替換或棄用，導(dǎo)致代碼無法使用。


二、在openssl-1.1中的解決方案

注：

1.代碼實(shí)現(xiàn)中的返回值定義，日志輸出函數(shù)，內(nèi)存釋放函數(shù)需自行實(shí)現(xiàn)。


2.1使用ECC算法的NID構(gòu)建EC_KEY結(jié)構(gòu)

1

EC_KEY  ecPublicKey  = NULL;

ecPublicKey = EC_KEY_new_by_curve_name(nid);

if (NULL == (*ecPublicKey)) {

        LOG_E("EC_KEY_new_by_curve_name error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        return -1;

}

2.2將公鑰的x，y轉(zhuǎn)換成大數(shù)BIGNUM


BIGNUM* bnX = NULL;

    BIGNUM* bnY = NULL;

    bnX = BN_bin2bn(x, 32, NULL);

    if (NULL == bnX) {

        LOG_E("BN_bin2bn error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        return -1;

    }


    bnY = BN_bin2bn(y, 32, NULL);

    if (NULL == bnY) {

        LOG_E("BN_bin2bn error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnX);

        return -1;

    }

2.3將公鑰信息x，y大數(shù)存放在EC_KEY結(jié)構(gòu)中

1

if (1 != EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(*ecPublicKey, bnX, bnY)) {

        LOG_E("BN_bin2bn : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnX);

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnY);

        return -1;

    }

2.4完整代碼

1

int get_ec_public_key_from_x_y(const unsigned char *x, const unsigned char *y, int nid, EC_KEY **ecPublicKey)

{

    if ((NULL == x) || (NULL == y)) {

        LOG_E("param error");

        return ERROR_PARAM;

    }


    if (NULL != (*ecPublicKey)) {

        WY_OPENSSL_FREE(EC_KEY, *ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

    }

    

    *ecPublicKey = EC_KEY_new_by_curve_name(nid);

    if (NULL == (*ecPublicKey)) {

        LOG_E("EC_KEY_new_by_curve_name error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        return -1;

    }


    BIGNUM* bnX = NULL;

    BIGNUM* bnY = NULL;

    bnX = BN_bin2bn(x, 32, NULL);

    if (NULL == bnX) {

        LOG_E("BN_bin2bn error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        return -1;

    }


    bnY = BN_bin2bn(y, 32, NULL);

    if (NULL == bnY) {

        LOG_E("BN_bin2bn error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnX);

        return -1;

    }


    if (1 != EC_KEY_set_public_key_affine_coordinates(*ecPublicKey, bnX, bnY)) {

        LOG_E("BN_bin2bn : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EC_KEY_free(*ecPublicKey);

        *ecPublicKey = NULL;

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnX);

        WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnY);

        return -1;

    }


    WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnX);

    WY_OPENSSL_FREE(BIGNUM, bnY);

    return 0;

}


int EC_KEY_to_EVP_PKEY(const EC_KEY *ecKey, EVP_PKEY **evpKey)

{

    if (NULL == ecKey) {

        LOG_E("param error");

        return ERROR_PARAM;

    }


    if (NULL != (*evpKey)) {

        EVP_PKEY_free(*evpKey);

        *evpKey = NULL;

    }


    *evpKey = EVP_PKEY_new();

    if (NULL == (*evpKey)) {

        LOG_E("EVP_PKEY_new : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        return ERROR_EVP_PKEY_NEW;

    }


    if (1 != EVP_PKEY_set1_EC_KEY(*evpKey, (EC_KEY*)ecKey)) {

        LOG_E("EVP_PKEY_set1_EC_KEY : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

        EVP_PKEY_free(*evpKey);

        *evpKey = NULL;

        return -1;

    }

    LOG_D("ec key to evp key success");

    return 0;

}


int get_evp_public_key_ecc(const unsigned char *, size_t keyLen, int nid, EVP_PKEY **evpKey)

{

    if ((NULL == key) || (keyLen <= 0)) {

        LOG_E("param error");

        return ERROR_PARAM;

    }


    int ret = 0;

    unsigned char tmpPublicKey[1024] = {0};


    if (keyLen == 65) {

        memcpy(tmpPublicKey, key + 1, keyLen -1);

    } else if (keyLen == 64) {

        memcpy(tmpPublicKey, key, keyLen);

    } else {

        return ERROR_NOT_SUPPORT;

    }

    unsigned char tmpX[64] = {0};

    unsigned char tmpY[64] = {0};

    memcpy(tmpX, tmpPublicKey, 32);

    memcpy(tmpY, tmpPublicKey + 32, 32);

    LOG_H((const unsigned char*)tmpX, 32);

    LOG_H((const unsigned char*)tmpY, 32);

    EC_KEY *ecPublicKey = NULL;

    ret = get_ec_public_key_from_x_y(tmpX, tmpY, nid, &ecPublicKey);

    if (0 != ret) {

        LOG_E("get ec public key error");

        return ret;

    }


    ret = EC_KEY_to_EVP_PKEY(ecPublicKey, evpKey);

    if (0 != ret) {

        LOG_E("ec key to evp key error");

        EC_KEY_free(ecPublicKey);

        ecPublicKey = NULL;

        return ret;

    }

    EC_KEY_free(ecPublicKey);

    ecPublicKey = NULL;

    return ret;

}

三、在openssl-3.0中的解決方案

注：

1.代碼實(shí)現(xiàn)中的返回值定義，日志輸出函數(shù)，內(nèi)存釋放函數(shù)需自行實(shí)現(xiàn)。

2.如果x，y的二進(jìn)制數(shù)據(jù)中包含0x00構(gòu)建EVP_PKEY結(jié)構(gòu)將失敗。


/**

 * @brief                               通過x，y，以及算法的nid構(gòu)建公鑰的EVP_PKEY結(jié)構(gòu)

 *

 * @param x[in]                    ECC算法公鑰中，x的數(shù)據(jù)

 * @param y[in]                ECC算法公鑰中，y的數(shù)據(jù)

 * @param nid[in]                當(dāng)前ECC算法的NID

 * @param evpPublicKey[out]                     公鑰的ECVP_PKEY結(jié)構(gòu)

 *

 * @return                              0 - success, !0 - error

 */

int get_evp_pkey_from_ecc_xy(const unsigned char *x, const unsigned char *y, int nid, 

EVP_PKEY **evpPublicKey)

{

// 判斷參數(shù)是否為空

   if ((NULL == x) || (NULL == y) || (NULL == evpPublicKey)) {

       LOG_E("param error");

       return ERROR_PARAM;

   }


   if (NULL != (*evpPublicKey)) {

       WY_OPENSSL_FREE(EVP_PKEY, *evpPublicKey);

       *evpPublicKey = NULL;

   }


   unsigned char publicKey[512] = {0};

   int tmpPublicKeyLen = 0;

   char* algStr = NULL;

   switch (nid)

   {

   case NID_X9_62_prime256v1:

       algStr = "prime256v1";

       break;

   default:

       return ERROR_NOT_SUPPORT; 

       break;

   }


   size_t xLen = strlen((const char*)x);

   size_t yLen = strlen((const char*)y);

   // 用于表是數(shù)據(jù)的格式，通常使用0x04表示，構(gòu)建公鑰數(shù)據(jù)： 格式： 0x04 + x + y

   int hea = POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED;

   memcpy(publicKey + tmpPublicKeyLen, (unsigned char*)&hea, 1);

   tmpPublicKeyLen += 1;

   memcpy(publicKey + tmpPublicKeyLen, x, xLen);

   tmpPublicKeyLen += xLen;

   memcpy(publicKey + tmpPublicKeyLen, y, yLen);

   size_t publicKeyLen = tmpPublicKeyLen + yLen;


// 

   OSSL_PARAM_BLD *paramsBuild = OSSL_PARAM_BLD_new();

   if (NULL == paramsBuild) {

       LOG_E("OSSL_PARAM_BLD_new error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

       return 1;

   }

// 將ECC算法名稱構(gòu)建到結(jié)構(gòu)體中

   OSSL_PARAM_BLD_push_utf8_string(paramsBuild, OSSL_PKEY_PARAM_GROUP_NAME, algStr, 0);

   // 將公鑰數(shù)據(jù)構(gòu)建到結(jié)構(gòu)體中

   OSSL_PARAM_BLD_push_octet_string(paramsBuild, OSSL_PKEY_PARAM_PUB_KEY, publicKey, publicKeyLen);

   // 將構(gòu)建器中已經(jīng)定義的參數(shù)轉(zhuǎn)換成可以被 OpenSSL 的其他部分使用的 OSSL_PARAM 數(shù)組

   OSSL_PARAM *params = OSSL_PARAM_BLD_to_param(paramsBuild);

   if (NULL == params) {

       LOG_E("OSSL_PARAM_BLD_to_param error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

       WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM_BLD, paramsBuild);

       return 1;

   }


// 根據(jù)給定的算法名稱創(chuàng)建一個(gè) EVP_PKEY_CTX 上下文

   EVP_PKEY_CTX* ctx = EVP_PKEY_CTX_new_from_name(NULL, "EC", NULL);

   if (NULL == ctx) {

       LOG_E("EVP_PKEY_CTX_new_from_name error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

       WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM_BLD, paramsBuild);

       return 1;

   }


   EVP_PKEY *tmpEvpPublicKey = NULL;

   EVP_PKEY_fromdata_init(ctx);

   int status = EVP_PKEY_fromdata(ctx, &tmpEvpPublicKey, EVP_PKEY_PUBLIC_KEY, params);

   if (status <= 0 || tmpEvpPublicKey == NULL) {

       LOG_E("status : %d", status);

       LOG_E("EVP_PKEY_fromdata error : %ld, %s", ERR_get_error(), ERR_reason_error_string(ERR_get_error()));

       WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM, params);

       WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM_BLD, paramsBuild);

       WY_OPENSSL_FREE(EVP_PKEY_CTX, ctx);

       return 1;

   }


   *evpPublicKey = EVP_PKEY_dup(tmpEvpPublicKey);


   WY_OPENSSL_FREE(EVP_PKEY, tmpEvpPublicKey);

   WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM, params);

   WY_OPENSSL_FREE(OSSL_PARAM_BLD, paramsBuild);

   WY_OPENSSL_FREE(EVP_PKEY_CTX, ctx);


   return 0;

}



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原文鏈接：https://blog.csdn.net/dream_yaya/article/details/140553623

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