OpenSSL-3.0.3编程—封装EVP摘要计算为C++类EvpDigest

• 使用OpenSSL推荐的EVP高级接口计算摘要
• EvpDigest 类定义
• • 1.EvpDigest 头文件接口
  • 2.EvpDigest 类函数实现
  • 3.使用 EvpDigest 类计算摘要，文件 EvpDigestTest.cpp
  • 4.摘要实现类简要说明
• 总结

直接使用openssl evp接口对底层低级接口进行了抽象，比较便于封装成C++类，与之前的 Digest 类相比，不需要在各个方法调用之前使用 switch 进行摘要算法的判断

1. 创建摘要上下文，分配空间
2. 初始化指定摘要算法的上下文
3. 更新数据。可以添加多次，比如"hello, world" 可以分两次更新，可以参考如下代码
4. 计算摘要值。对第3步更新的所有的数据计算摘要，通过传出参数返回摘要值
5. 使用 EVP_MD_CTX_free 释放资源(重要)
6. 将第4步计算的二进制摘要值转换为十六进制或Base64输出，本步骤可省略，看具体需要采用合适的方式

#ifndef OPENSSL_01_EVPDIGEST_H
#define OPENSSL_01_EVPDIGEST_H

#include 
#include "DigestAlgo.h"
#include "CommonFun.h"

# define SM3_DIGEST_LENGTH    32

class EvpDigest {
public:
    
    explicit EvpDigest(DigestAlgo algo);

    virtual ~EvpDigest();

    
    int digestUpdate(const std::string& str);

    
    int digestFinal();

    
    void showDigestHex();

private:
    
    DigestAlgo digestAlgo;
    
    EVP_MD_CTX* context;

    
    const EVP_MD* evpMd;

    
    unsigned char* digest;

    
    unsigned int digestLength;
};

#endif //OPENSSL_01_EVPDIGEST_H

#include 
#include 
#include 
#include "EvpDigest.h"

EvpDigest::EvpDigest(DigestAlgo algo) : digestAlgo(algo) {
    switch (digestAlgo) {
        case DigestAlgo::MD5:
            digestLength = MD5_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_md5();
            break;
        case DigestAlgo::SHA1:
            digestLength = SHA_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sha1();
            break;
        case DigestAlgo::SHA224:
            digestLength = SHA224_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sha224();
            break;
        case DigestAlgo::SHA256:
            digestLength = SHA256_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sha256();
            break;
        case DigestAlgo::SHA384:
            digestLength = SHA384_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sha384();
            break;
        case DigestAlgo::SHA512:
            digestLength = SHA512_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sha512();
            break;
        case DigestAlgo::SM3:
            digestLength = SM3_DIGEST_LENGTH;
            evpMd = EVP_sm3();
            break;
        default:
            std::cout << "摘要算法类型错误..." << std::endl;
            exit(EXIT_FAILURE);
    }
    digest = new unsigned char[digestLength];

    // 1.创建摘要上下文，分配空间
    context = EVP_MD_CTX_new();
    if (context == nullptr) {
        handleErrors();
    }

    // 2.用指定摘要算法初始化上下文指针
    int ret = EVP_DigestInit_ex(context, evpMd, nullptr);
    if (ret != 1) {
        handleErrors();
    }
}

EvpDigest::~EvpDigest() {
    // 6.释放资源
    delete[] digest;
    EVP_MD_CTX_free(context);
    std::cout << "析构函数调用..." << std::endl;
}

int EvpDigest::digestUpdate(const std::string& str) {
    // 3.传入待计算摘要的原始数据，update。可以调用多次 update
    int ret = EVP_DigestUpdate(context, str.c_str(), str.size());
    if (ret != 1) {
        handleErrors();
    }
    return ret;
}

int EvpDigest::digestFinal() {
    // 4.计算哈希值
    int ret = EVP_DigestFinal_ex(context, digest, &digestLength);
    if (ret != 1) {
        handleErrors();
    }
    return 0;
}

void EvpDigest::showDigestHex() {
    // 5.将二进制哈希值转换为十六进制输出
    char* digestHex = new char[digestLength * 2 + 1];
    for (int i = 0; i < digestLength; ++i) {
        sprintf(&digestHex[i * 2], "%02x", digest[i]);
    }
    std::cout << "摘要值: " << digestHex << std::endl;
    delete[] digestHex;
}

#include "EvpDigest.h"

int main(int argc, char* argv[]) {
    EvpDigest digest(DigestAlgo::SHA256);
    digest.digestUpdate("123456");
    digest.digestUpdate("123456");
    digest.digestFinal();
    digest.showDigestHex();
	return 0;
}

函数 EVP_DigestInit_ex 的第二个参数可以指定摘要算法，如 EVP_sha1、EVP_sha224、EVP_sha256、EVP_sha3_256、EVP_sm3……另外，EVP_sha256 与 EVP_sha3_256 有啥区别还没明白，以后明白了再补充

特别说明: OpenSSL3 里面包含国密算法，如 sm2、sm3、sm4，若要使用sm3计算摘要，可以在函数 EVP_DigestInit_ex 第二个参数传入 EVP_sm3()

几个函数的使用步骤

• 步骤1: 在构造函数中使用 EVP_XXX 函数给算法类型成员 evpMd 赋值，提供给 EVP_DigestInit_ex 函数的第二个参数，EVP_MD_CTX_new 给摘要上下文指针分配内存，同时根据算法类型记录摘要值字节长度
• 步骤2: 在构造函数中使用 EVP_DigestInit_ex 函数指定摘要算法，并初始化上下文指针
• 步骤3: 在 digestUpdate 函数中使用 EVP_DigestUpdate 函数更新数据，可以调用多次
• 步骤4: 在 digestFinal 函数中使用 EVP_DigestFinal_ex 计算摘要
• 步骤5: 补充一个比较重要的步骤，在析构函数中使用 EVP_MD_CTX_free 释放 EVP_MD_CTX_new 分配的资源，delete 运算符释放其他资源
• 步骤6: showDigestHex 函数将二进制摘要值转换为十六进制输出

CommonFun.h 头文件中包含 handleErrors 函数的实现，请参考 前面的文章