轉自http://www.cppblog.com/ArthasLee/archive/2010/12/01/135186.html
最近，基於某些原因和需要，筆者需要去了解一下Crypto++庫，然后對一些數據進行一些加密解密的操作。
筆者之前沒接觸過任何加密解密方面的知識（當然，把每個字符的ASCII值加1之流對明文進行加密的“趣事”還是干過的，當時還很樂在其中。），甚至一開始連Crypto++的名字都沒有聽過，被BS了之后，就開始了Crypto++的入門探索過程。
最初，大概知道了要了解兩大類算法中的幾個算法——對稱加密算法：DES、AES（后來因為人品好的緣故也了解了下非對稱加密算法RSA，后文會詳述何謂“人品好”）；散列算法（需要通過Hash運算）：SHA-256。
起初，筆者以為這樣的知名算法在網上應該有很多現成的例子。筆者比較懶，對於自己不熟悉的東西，總希望找捷徑，直接找別人現（在已經寫）成可（編譯運）行的代碼然后施展ctrl + C，ctrl + V算法（咳，什么算法，是大法！！！）。
However，發覺網上的例子不是稀缺，就是只有代碼沒有解釋。筆者覺得很難忍受這樣的“莫名其妙”（奇怪的是筆者容忍了windows了，盡管它不開源），遂決定從零開始……
……寫在代碼前……
如果之前像筆者一樣沒相關經驗——完全沒接觸過加密解密——，請務必閱讀下文。
一些前期工作——編譯cryptlib並使其可用：
本文不涉及這部分內容，因為已經有相對完善的資料：
http://www.cnblogs.com/cxun/archive/2008/07/30/743541.html
總結了一點預備知識：
關於幾個算法的介紹，網上各大百科都有，筆者不再詳細Ctrl+C/V了。不過在寫代碼之前，即使復制修改人家代碼之前，也有必要了解一下幾個算法（除了名稱之外）的使用流程（不是算法具體的實現，汗！）。
對稱加密：（AES、DES）
相對於與非對稱加密而言，加密、解密用的密匙相同。就像日常生活中的鑰匙，開門和鎖門都是同一把。
詳見：http://baike.baidu.com/view/119320.htm
非對稱加密：（RSA）
相對於上述的對稱加密而言，加密、解密用的密匙不同，有公匙和私匙之分。
詳見：http://baike.baidu.com/view/554866.htm
散列算法：（SHA系列，我們熟悉的MD5等）
用途：驗證信息有沒有被修改。
原理：對長度大的信息進行提煉（通過一個Hash函數），提煉過后的信息長度小很多，得到的是一個固定長度的值（Hash值）。對於兩個信息量很大的文件通過比較這兩個值，就知道這兩個文件是否完全一致（另外一個文件有沒有被修改）。從而避免了把兩個文件中的信息進行逐字逐句的比對，減少時間開銷。
形象地描述：鬼泣3里面維吉爾跟但丁除了發型之外都很像。怎么區分兩個雙生子？比較他們的DNA就好比是比較信息量很大的文件，然而直接看發型就好比是看Hash值。一眼就看出來了。
注：以上是筆者對幾個概念的，非常不嚴格的，非常主觀的，概括的描述，想要詳細了解，可以：
http://wenku.baidu.com/view/4fb8e0791711cc7931b716aa.html
幾個算法的介紹，選擇，比較。
……Code speaking……
平台：WindowsXP
IDE以及工具：Visual Studio 2008 + Visual Assist
庫版本：Crypto++ 5.6.0
庫的文檔（包括類和函數的接口列表）：
http://www.cryptopp.com/docs/ref/index.html
對稱加密算法：
DES：
一開始筆者並沒有找到關於DES運用的很好的例程，或者說，筆者的搜索功力薄弱，未能找到非常完整的例程吧。
http://bbs.pediy.com/showthread.php?p=745389
筆者以下的代碼主要是參考上面URL的論壇回帖，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，方便調試：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
//可以理解成首先構造一個加密器23
DESEncryption encryption_DES;24
25
//回憶一下之前的背景，對稱加密算法需要一個密匙。加密和解密都會用到。26
//因此，設置密匙。27
encryption_DES.SetKey( key, DES::KEYLENGTH );28
//進行加密29
encryption_DES.ProcessBlock( input, output );30
31
//顯示結果32
//for和for之后的cout可有可無，主要為了運行的時候看加密結果33
//把字符串的長度寫成一個常量其實並不被推薦。34
//不過筆者事先知道字符串長，為了方便調試，就直接寫下。35
//這里主要是把output也就是加密后的內容，以十六進制的整數形式輸出。36
for( int i = 0; i < 5; i++ )37
{38
cout << hex << (int)output[ i ] << ends;39
}40
cout << endl;41
42
//構造一個加密器43
DESDecryption decryption_DES; 44
45
//由於對稱加密算法的加密和解密都是同一個密匙，46
//因此解密的時候設置的密匙也是剛才在加密時設置好的key47
decryption_DES.SetKey( key, DES::KEYLENGTH );48
//進行解密，把結果寫到txt中49
//decryption_DES.ProcessAndXorBlock( output, xorBlock, txt );50
decryption_DES.ProcessBlock( output, txt );51
52
//以上，加密，解密還原過程已經結束了。以下是為了驗證：53
//加密前的明文和解密后的譯文是否相等。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
回想一下以上代碼的編寫過程，就可以發現，進行DES加密，流程大概是：
數據准備；
構造加密器；
設置加密密匙；
加密數據；
顯示（非必要）；
設置解密密匙（跟加密密匙是同一個key）；
解密數據；
驗證與顯示（非必要）；
由此可見，主要函數的調用流程就是這樣。但是文檔沒有詳細講，筆者當時打開下載回來的源文件時，就傻了眼。
猜想：
AES和以后的算法，是不是都是按照這些基本的套路呢？
AES：
在實際運用的時候，從代碼上看，AES跟DES非常相像。但是值得注意一點的是，AES取代了DES成為21世紀的加密標准。是因為以其密匙長度和高安全性獲得了先天優勢。雖然界面上看上去沒多大區別，但是破解難度遠遠大於DES。詳細情況，在之前的URL有提及過。
很幸運，筆者很快就找到了AES的使用例程，而且很詳細：
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中使用的固定參數是以類AES中定義的enum數據類型出現的，而不是成員函數或變量13
//因此需要用::符號來索引14
cout << "AES Parameters: " << endl;15
cout << "Algorithm name : " << AES::StaticAlgorithmName() << endl; 16
17
//Crypto++庫中一般用字節數來表示長度，而不是常用的字節數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數據，而加密解密的功能由AESEncryption和AESDecryption來完成23
//加密過程24
AESEncryption aesEncryptor; //加密器 25
26
unsigned char aesKey[AES::DEFAULT_KEYLENGTH]; //密鑰27
unsigned char inBlock[AES::BLOCKSIZE] = "123456789"; //要加密的數據塊28
unsigned char outBlock[AES::BLOCKSIZE]; //加密后的密文塊29
unsigned char xorBlock[AES::BLOCKSIZE]; //必須設定為全零30
31
memset( xorBlock, 0, AES::BLOCKSIZE ); //置零32
33
aesEncryptor.SetKey( aesKey, AES::DEFAULT_KEYLENGTH ); //設定加密密鑰34
aesEncryptor.ProcessAndXorBlock( inBlock, xorBlock, outBlock ); //加密35
36
//以16進制顯示加密后的數據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
//細心的朋友注意到這里的函數不是之前在DES中出現過的：ProcessBlock，48
//而是多了一個Xor。其實，ProcessAndXorBlock也有DES版本。用法跟AES版本差不多。49
//筆者分別在兩份代碼中列出這兩個函數，有興趣的朋友可以自己研究一下有何差異。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
其實來到這里，都可以發現，加密解密的套路也差不多，至於之后筆者在誤打誤撞中找到的RSA，也只不過是在設置密匙的時候多了私匙和公匙的區別而已。筆者總覺得，有完整的例程對照學習，是一件很幸福的事情。
非對稱加密算法：
RSA：
小背景：
其實，筆者在一開始並沒有接到“了解RSA”的要求。不過由於筆者很粗心，在看AES的時候只記得A和S兩個字母，Google的時候就誤打誤撞Google了一個RSA。其實RSA方面的資料還是挺多的，因此它事實上是筆者第一個編譯運行成功的Crypto++庫中算法的應用實例。
http://www.cnblogs.com/cxun/archive/2008/07/30/743541.html
以下代碼主要是按照上述URL中提供的代碼寫成的，作為筆者的第一份有效學習資料，筆者認為作為調用者的我們，不用清楚算法實現的細節。只需要明白幾個主要函數的功用和調用的次序即可。
由以下代碼可以看出，其實RSA也離不開：數據准備、設置密匙（注意，有公匙和私匙）、加密解密這樣的套路。至於如何產生密匙，有興趣的朋友可以到Crypto++的主頁上下載源文件研究。作為入門和了解階段，筆者覺得：只需要用起來即可。
//
version at Crypto++ 5.60
2
#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
//
函數聲明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 密鑰對37
strcpy( priKey, "pri" ); // 生成的私鑰文件38
strcpy( pubKey, "pub" ); // 生成的公鑰文件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密鑰對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
//
定義全局的隨機數池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主要是用來求一大段信息的Hash值，跟之前三個用於加密、解密的算法有所不同。用到SHA的場合，多半是為了校驗文件。
筆者的參考資料：http://hi.baidu.com/magic475/blog/item/19b37a8c1fa15a14b21bbaeb.html
請注意，筆者在實現的時候，稍微修改了一下兩個子函數的實現，以滿足筆者的需求。因此會與上述URL中的代碼有差異。
//
http://hi.baidu.com/magic475/blog/item/19b37a8c1fa15a14b21bbaeb.html
2
#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函數中注釋掉的，關於strMessage2的代碼，其實是筆者模擬了一下21
//通過求Hash值來對“大”量數據進行校驗的這個功能的運用。22
//注釋之后並不影響這段代碼表達的思想和流程。23
string strMessage( "Hello world" );24
string strDigest;25
//string strMessage2( "hello world" ); //只是第一個字母不同26
//string strDigest2;27
28
CalculateDigest( strDigest, strMessage ); //計算Hash值並打印一些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
//作者在寫代碼的過程中遇到的上述問題。35
//如果把這行代碼的注釋取消，那么之后的運行結果就不是預料中的一樣：36
//即使strDigest也無法對應strMessage，筆者不知道為什么，希望高手指出，謝謝！37
38
bool bIsSuccess = false;39
bIsSuccess = VerifyDigest( strDigest, strMessage ); 40
//通過校驗，看看strDigest是否對應原來的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
//通過strDigest2與strMessage進行校驗，要是相等，52
//就證明strDigest2是對應的strMessage2跟strMessage1相等。53
//否則，像這個程序中的例子一樣，兩個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
//
基於某些原因，以下兩個子函數的實現跟原來參考代碼中的實現有所區別,67
//
詳細原因，筆者在CalculateDigest函數的注釋中寫明
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
//參考的代碼中有以上這么一行，但是貌似不是什么庫函數。82
//原作者大概是想把Hash值轉換成16進制數保存到一個string buffer中，83
//然后在主程序中輸出，方便debug的時候對照查看。84
//但是這並不影響計算Hash值的行為。85
//因此筆者注釋掉了這行代碼，並且修改了一下這個函數和后面的VerifyDigest函數，86
//略去原作者這部分的意圖，繼續我們的程序執行。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
//為何注釋掉，請參看CalculateDigest函數的注釋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
后記：
為什么寫這篇文章呢？因為筆者在搜索過程中覺得這方面的資料有 點分散，因此想把它們集中起來，方便剛剛入門的朋友。
同時，也算是為自己留點學習資料吧。
鳴謝：
jingzhongrong
vczh
沒了這兩位，在這個宇宙、這個時間、這個維度肯定不會有這篇文章，哈哈！