转自http://www.cppblog.com/ArthasLee/archive/2010/12/01/135186.html
最近，基于某些原因和需要，笔者需要去了解一下Crypto++库，然后对一些数据进行一些加密解密的操作。
笔者之前没接触过任何加密解密方面的知识（当然，把每个字符的ASCII值加1之流对明文进行加密的“趣事”还是干过的，当时还很乐在其中。），甚至一开始连Crypto++的名字都没有听过，被BS了之后，就开始了Crypto++的入门探索过程。
最初，大概知道了要了解两大类算法中的几个算法——对称加密算法：DES、AES（后来因为人品好的缘故也了解了下非对称加密算法RSA，后文会详述何谓“人品好”）；散列算法（需要通过Hash运算）：SHA-256。
起初，笔者以为这样的知名算法在网上应该有很多现成的例子。笔者比较懒，对于自己不熟悉的东西，总希望找捷径，直接找别人现（在已经写）成可（编译运）行的代码然后施展ctrl + C，ctrl + V算法（咳，什么算法，是大法！！！）。
However，发觉网上的例子不是稀缺，就是只有代码没有解释。笔者觉得很难忍受这样的“莫名其妙”（奇怪的是笔者容忍了windows了，尽管它不开源），遂决定从零开始……
……写在代码前……
如果之前像笔者一样没相关经验——完全没接触过加密解密——，请务必阅读下文。
一些前期工作——编译cryptlib并使其可用：
本文不涉及这部分内容，因为已经有相对完善的资料：
http://www.cnblogs.com/cxun/archive/2008/07/30/743541.html
总结了一点预备知识：
关于几个算法的介绍，网上各大百科都有，笔者不再详细Ctrl+C/V了。不过在写代码之前，即使复制修改人家代码之前，也有必要了解一下几个算法（除了名称之外）的使用流程（不是算法具体的实现，汗！）。
对称加密：（AES、DES）
相对于与非对称加密而言，加密、解密用的密匙相同。就像日常生活中的钥匙，开门和锁门都是同一把。
详见：http://baike.baidu.com/view/119320.htm
非对称加密：（RSA）
相对于上述的对称加密而言，加密、解密用的密匙不同，有公匙和私匙之分。
详见：http://baike.baidu.com/view/554866.htm
散列算法：（SHA系列，我们熟悉的MD5等）
用途：验证信息有没有被修改。
原理：对长度大的信息进行提炼（通过一个Hash函数），提炼过后的信息长度小很多，得到的是一个固定长度的值（Hash值）。对于两个信息量很大的文件通过比较这两个值，就知道这两个文件是否完全一致（另外一个文件有没有被修改）。从而避免了把两个文件中的信息进行逐字逐句的比对，减少时间开销。
形象地描述：鬼泣3里面维吉尔跟但丁除了发型之外都很像。怎么区分两个双生子？比较他们的DNA就好比是比较信息量很大的文件，然而直接看发型就好比是看Hash值。一眼就看出来了。
注：以上是笔者对几个概念的，非常不严格的，非常主观的，概括的描述，想要详细了解，可以：
http://wenku.baidu.com/view/4fb8e0791711cc7931b716aa.html
几个算法的介绍，选择，比较。
……Code speaking……
平台：WindowsXP
IDE以及工具：Visual Studio 2008 + Visual Assist
库版本：Crypto++ 5.6.0
库的文档（包括类和函数的接口列表）：
http://www.cryptopp.com/docs/ref/index.html
对称加密算法：
DES：
一开始笔者并没有找到关于DES运用的很好的例程，或者说，笔者的搜索功力薄弱，未能找到非常完整的例程吧。
http://bbs.pediy.com/showthread.php?p=745389
笔者以下的代码主要是参考上面URL的论坛回帖，但是作了些修改：
#include <iostream>2
#include <des.h>3
4
#pragma comment( lib, "cryptlib.lib" )5
6
using namespace std;7
using namespace CryptoPP;8
9
int main( void )10
{11
//主要是打印一些基本信息，方便调试：12
cout << "DES Parameters: " << endl;13
cout << "Algorithm name : " << DES::StaticAlgorithmName() << endl; 14
15
unsigned char key[ DES::DEFAULT_KEYLENGTH ];16
unsigned char input[ DES::BLOCKSIZE ] = "12345";17
unsigned char output[ DES::BLOCKSIZE ];18
unsigned char txt[ DES::BLOCKSIZE ];19
20
cout << "input is: " << input << endl;21
22
//可以理解成首先构造一个加密器23
DESEncryption encryption_DES;24
25
//回忆一下之前的背景，对称加密算法需要一个密匙。加密和解密都会用到。26
//因此，设置密匙。27
encryption_DES.SetKey( key, DES::KEYLENGTH );28
//进行加密29
encryption_DES.ProcessBlock( input, output );30
31
//显示结果32
//for和for之后的cout可有可无，主要为了运行的时候看加密结果33
//把字符串的长度写成一个常量其实并不被推荐。34
//不过笔者事先知道字符串长，为了方便调试，就直接写下。35
//这里主要是把output也就是加密后的内容，以十六进制的整数形式输出。36
for( int i = 0; i < 5; i++ )37
{38
cout << hex << (int)output[ i ] << ends;39
}40
cout << endl;41
42
//构造一个加密器43
DESDecryption decryption_DES; 44
45
//由于对称加密算法的加密和解密都是同一个密匙，46
//因此解密的时候设置的密匙也是刚才在加密时设置好的key47
decryption_DES.SetKey( key, DES::KEYLENGTH );48
//进行解密，把结果写到txt中49
//decryption_DES.ProcessAndXorBlock( output, xorBlock, txt );50
decryption_DES.ProcessBlock( output, txt );51
52
//以上，加密，解密还原过程已经结束了。以下是为了验证：53
//加密前的明文和解密后的译文是否相等。54
if ( memcmp( input, txt, 5 ) != 0 )55
{56
cerr << "DES Encryption/decryption failed.\n";57
abort();58
}59
cout << "DES Encryption/decryption succeeded.\n";60
61
return 0;62
}63
回想一下以上代码的编写过程，就可以发现，进行DES加密，流程大概是：
数据准备；
构造加密器；
设置加密密匙；
加密数据；
显示（非必要）；
设置解密密匙（跟加密密匙是同一个key）；
解密数据；
验证与显示（非必要）；
由此可见，主要函数的调用流程就是这样。但是文档没有详细讲，笔者当时打开下载回来的源文件时，就傻了眼。
猜想：
AES和以后的算法，是不是都是按照这些基本的套路呢？
AES：
在实际运用的时候，从代码上看，AES跟DES非常相像。但是值得注意一点的是，AES取代了DES成为21世纪的加密标准。是因为以其密匙长度和高安全性获得了先天优势。虽然界面上看上去没多大区别，但是破解难度远远大于DES。详细情况，在之前的URL有提及过。
很幸运，笔者很快就找到了AES的使用例程，而且很详细：
http://dev.firnow.com/course/3_program/c++/cppsl/2008827/138033.html
#include <iostream>2
#include <aes.h>3
4
#pragma comment( lib, "cryptlib.lib" )5
6
using namespace std; 7
using namespace CryptoPP;8
9
int main()10
{11
12
//AES中使用的固定参数是以类AES中定义的enum数据类型出现的，而不是成员函数或变量13
//因此需要用::符号来索引14
cout << "AES Parameters: " << endl;15
cout << "Algorithm name : " << AES::StaticAlgorithmName() << endl; 16
17
//Crypto++库中一般用字节数来表示长度，而不是常用的字节数18
cout << "Block size : " << AES::BLOCKSIZE * 8 << endl;19
cout << "Min key length : " << AES::MIN_KEYLENGTH * 8 << endl;20
cout << "Max key length : " << AES::MAX_KEYLENGTH * 8 << endl;21
22
//AES中只包含一些固定的数据，而加密解密的功能由AESEncryption和AESDecryption来完成23
//加密过程24
AESEncryption aesEncryptor; //加密器 25
26
unsigned char aesKey[AES::DEFAULT_KEYLENGTH]; //密钥27
unsigned char inBlock[AES::BLOCKSIZE] = "123456789"; //要加密的数据块28
unsigned char outBlock[AES::BLOCKSIZE]; //加密后的密文块29
unsigned char xorBlock[AES::BLOCKSIZE]; //必须设定为全零30
31
memset( xorBlock, 0, AES::BLOCKSIZE ); //置零32
33
aesEncryptor.SetKey( aesKey, AES::DEFAULT_KEYLENGTH ); //设定加密密钥34
aesEncryptor.ProcessAndXorBlock( inBlock, xorBlock, outBlock ); //加密35
36
//以16进制显示加密后的数据37
for( int i=0; i<16; i++ ) {38
cout << hex << (int)outBlock[i] << " ";39
}40
cout << endl;41
42
//解密43
AESDecryption aesDecryptor;44
unsigned char plainText[AES::BLOCKSIZE];45
46
aesDecryptor.SetKey( aesKey, AES::DEFAULT_KEYLENGTH );47
//细心的朋友注意到这里的函数不是之前在DES中出现过的：ProcessBlock，48
//而是多了一个Xor。其实，ProcessAndXorBlock也有DES版本。用法跟AES版本差不多。49
//笔者分别在两份代码中列出这两个函数，有兴趣的朋友可以自己研究一下有何差异。50
aesDecryptor.ProcessAndXorBlock( outBlock, xorBlock, plainText );51
52
53
for( int i=0; i<16; i++ ) 54
{ 55
cout << plainText[i]; 56
}57
cout << endl;58
59
return 0;60
}61
62
其实来到这里，都可以发现，加密解密的套路也差不多，至于之后笔者在误打误撞中找到的RSA，也只不过是在设置密匙的时候多了私匙和公匙的区别而已。笔者总觉得，有完整的例程对照学习，是一件很幸福的事情。
非对称加密算法：
RSA：
小背景：
其实，笔者在一开始并没有接到“了解RSA”的要求。不过由于笔者很粗心，在看AES的时候只记得A和S两个字母，Google的时候就误打误撞Google了一个RSA。其实RSA方面的资料还是挺多的，因此它事实上是笔者第一个编译运行成功的Crypto++库中算法的应用实例。
http://www.cnblogs.com/cxun/archive/2008/07/30/743541.html
以下代码主要是按照上述URL中提供的代码写成的，作为笔者的第一份有效学习资料，笔者认为作为调用者的我们，不用清楚算法实现的细节。只需要明白几个主要函数的功用和调用的次序即可。
由以下代码可以看出，其实RSA也离不开：数据准备、设置密匙（注意，有公匙和私匙）、加密解密这样的套路。至于如何产生密匙，有兴趣的朋友可以到Crypto++的主页上下载源文件研究。作为入门和了解阶段，笔者觉得：只需要用起来即可。
//version at Crypto++ 5.602
#include "randpool.h"3
#include "rsa.h"4
#include "hex.h"5
#include "files.h"6
#include <iostream>7
8
using namespace std;9
using namespace CryptoPP;10
11
#pragma comment(lib, "cryptlib.lib")12
13
14
//------------------------15
16
// 函数声明17
18
//------------------------19
20
void GenerateRSAKey( unsigned int keyLength, const char *privFilename, const char *pubFilename, const char *seed );21
string RSAEncryptString( const char *pubFilename, const char *seed, const char *message );22
string RSADecryptString( const char *privFilename, const char *ciphertext );23
RandomPool & GlobalRNG();24
25
//------------------------26
// 主程序27
//------------------------28
29
void main( void )30
31
{32
char priKey[ 128 ] = { 0 };33
char pubKey[ 128 ] = { 0 };34
char seed[ 1024 ] = { 0 };35
36
// 生成 RSA 密钥对37
strcpy( priKey, "pri" ); // 生成的私钥文件38
strcpy( pubKey, "pub" ); // 生成的公钥文件39
strcpy( seed, "seed" );40
GenerateRSAKey( 1024, priKey, pubKey, seed );41
42
// RSA 加解密43
char message[ 1024 ] = { 0 };44
cout<< "Origin Text:\t" << "Hello World!" << endl << endl;45
strcpy( message, "Hello World!" );46
string encryptedText = RSAEncryptString( pubKey, seed, message ); // RSA 公匙加密47
cout<<"Encrypted Text:\t"<< encryptedText << endl << endl;48
string decryptedText = RSADecryptString( priKey, encryptedText.c_str() ); // RSA 私匙解密49
}50
51
52
53
//------------------------54
55
// 生成RSA密钥对56
57
//------------------------58
59
void GenerateRSAKey(unsigned int keyLength, const char *privFilename, const char *pubFilename, const char *seed)60
{61
RandomPool randPool;62
randPool.Put((byte *)seed, strlen(seed));63
64
RSAES_OAEP_SHA_Decryptor priv(randPool, keyLength);65
HexEncoder privFile(new FileSink(privFilename));66
67
priv.DEREncode(privFile);68
privFile.MessageEnd();69
70
RSAES_OAEP_SHA_Encryptor pub(priv);71
HexEncoder pubFile(new FileSink(pubFilename));72
pub.DEREncode(pubFile);73
74
pubFile.MessageEnd();75
76
return ；77
}78
79
80
81
//------------------------82
83
// RSA加密84
85
//------------------------86
87
string RSAEncryptString( const char *pubFilename, const char *seed, const char *message )88
{89
FileSource pubFile( pubFilename, true, new HexDecoder );90
RSAES_OAEP_SHA_Encryptor pub( pubFile );91
92
RandomPool randPool;93
randPool.Put( (byte *)seed, strlen(seed) );94
95
string result;96
StringSource( message, true, new PK_EncryptorFilter(randPool, pub, new HexEncoder(new StringSink(result))) );97
98
return result;99
}100
101
102
103
//------------------------104
// RSA解密105
//------------------------106
107
string RSADecryptString( const char *privFilename, const char *ciphertext )108
{109
FileSource privFile( privFilename, true, new HexDecoder );110
RSAES_OAEP_SHA_Decryptor priv(privFile);111
112
string result;113
StringSource( ciphertext, true, new HexDecoder(new PK_DecryptorFilter(GlobalRNG(), priv, new StringSink(result))) );114
115
return result;116
}117
118
119
120
//------------------------121
122
// 定义全局的随机数池123
124
//------------------------125
126
RandomPool & GlobalRNG()127
{128
static RandomPool randomPool;129
return randomPool;130
}131
132
散列算法：
SHA-256
SHA-256主要是用来求一大段信息的Hash值，跟之前三个用于加密、解密的算法有所不同。用到SHA的场合，多半是为了校验文件。
笔者的参考资料：http://hi.baidu.com/magic475/blog/item/19b37a8c1fa15a14b21bbaeb.html
请注意，笔者在实现的时候，稍微修改了一下两个子函数的实现，以满足笔者的需求。因此会与上述URL中的代码有差异。
//http://hi.baidu.com/magic475/blog/item/19b37a8c1fa15a14b21bbaeb.html2
#include <iostream>3
#include <string.h>4
5
#include "sha.h"6
#include "secblock.h"7
#include "modes.h"8
#include "hex.h"9
10
#pragma comment( lib, "cryptlib.lib")11
12
using namespace std;13
using namespace CryptoPP;14
15
void CalculateDigest(string &Digest, const string &Message);16
bool VerifyDigest(const string &Digest, const string &Message);17
18
int main( void )19
{20
//main函数中注释掉的，关于strMessage2的代码，其实是笔者模拟了一下21
//通过求Hash值来对“大”量数据进行校验的这个功能的运用。22
//注释之后并不影响这段代码表达的思想和流程。23
string strMessage( "Hello world" );24
string strDigest;25
//string strMessage2( "hello world" ); //只是第一个字母不同26
//string strDigest2;27
28
CalculateDigest( strDigest, strMessage ); //计算Hash值并打印一些debug信息29
cout << "the size of Digest is: " << strDigest.size() << endl;30
cout << "Digest is: " << strDigest << endl;31
32
//CalculateDigest( strDigest2, strMessage2 );33
//why put this function here will affect the Verify function?34
//作者在写代码的过程中遇到的上述问题。35
//如果把这行代码的注释取消，那么之后的运行结果就不是预料中的一样：36
//即使strDigest也无法对应strMessage，笔者不知道为什么，希望高手指出，谢谢！37
38
bool bIsSuccess = false;39
bIsSuccess = VerifyDigest( strDigest, strMessage ); 40
//通过校验，看看strDigest是否对应原来的message41
if( bIsSuccess )42
{43
cout << "sussessive verify" << endl;44
cout << "origin string is: " << strMessage << endl << endl;45
}46
else47
{48
cout << "fail!" << endl;49
}50
51
//通过strDigest2与strMessage进行校验，要是相等，52
//就证明strDigest2是对应的strMessage2跟strMessage1相等。53
//否则，像这个程序中的例子一样，两个message是不相等的54
/*CalculateDigest( strDigest2, strMessage2 );55
bIsSuccess = VerifyDigest( strDigest2, strMessage );56
if( !bIsSuccess )57
{58
cout << "success! the tiny modification is discovered~" << endl;59
cout << "the origin message is: \n" << strMessage << endl;60
cout << "after modify is: \n" << strMessage2 << endl;61
}*/62
return 0;63
}64
65
66
//基于某些原因，以下两个子函数的实现跟原来参考代码中的实现有所区别,67
//详细原因，笔者在CalculateDigest函数的注释中写明68
void CalculateDigest(string &Digest, const string &Message)69
{70
SHA256 sha256;71
int DigestSize = sha256.DigestSize();72
char* byDigest;73
char* strDigest;74
75
byDigest = new char[ DigestSize ];76
strDigest = new char[ DigestSize * 2 + 1 ];77
78
sha256.CalculateDigest((byte*)byDigest, (const byte *)Message.c_str(), Message.size());79
memset(strDigest, 0, sizeof(strDigest));80
//uCharToHex(strDigest, byDigest, DigestSize);81
//参考的代码中有以上这么一行，但是貌似不是什么库函数。82
//原作者大概是想把Hash值转换成16进制数保存到一个string buffer中，83
//然后在主程序中输出，方便debug的时候对照查看。84
//但是这并不影响计算Hash值的行为。85
//因此笔者注释掉了这行代码，并且修改了一下这个函数和后面的VerifyDigest函数，86
//略去原作者这部分的意图，继续我们的程序执行。87
88
Digest = byDigest;89
90
delete []byDigest;91
byDigest = NULL;92
delete []strDigest;93
strDigest = NULL;94
95
return;96
}97
98
bool VerifyDigest(const string &Digest, const string &Message)99
{100
bool Result;101
SHA256 sha256;102
char* byDigest;103
104
byDigest = new char[ sha256.DigestSize() ];105
strcpy( byDigest, Digest.c_str() );106
107
//HexTouChar(byDigest, Digest.c_str(), Digest.size());108
//为何注释掉，请参看CalculateDigest函数的注释109
Result = sha256.VerifyDigest( (byte*)byDigest, (const byte *)Message.c_str(), Message.size() );110
111
delete []byDigest;112
byDigest = NULL;113
return Result;114
}115
116
后记：
为什么写这篇文章呢？因为笔者在搜索过程中觉得这方面的资料有点分散，因此想把它们集中起来，方便刚刚入门的朋友。
同时，也算是为自己留点学习资料吧。
鸣谢：
jingzhongrong
vczh
没了这两位，在这个宇宙、这个时间、这个维度肯定不会有这篇文章，哈哈！
