1.1 簡述
Openssl 是一個免費開源的工具包，實現了 TLS/SSL 協議和絕大多數的主流密碼算法和標准，最初的版本由 Eric A. Young 和
Tim J. Hudson 創建，其官方網站為 www.openssl.org。Openssl 主要包含三個部分：
（1）libssl -- TLS 協議的實現（RFC 8446）;
（2）libcrypto -- 加密算法庫，支持絕大多數密碼算法，是實現 TLS 協議和 PKI 體系的基礎；
（3）openssl -- 命令行工具。
Openssl 當前主要的發布版本是 1.1.1，新開發的 Openssl3.0 相較於前者不論是架構體系還是設計理念都有了較大的變化。盡
管 Openssl 團隊發布聲明會盡量將這次的版本升級的影響降至最低，但是不可避免的，用戶在從 1.1.1 遷移至 3.0 仍然需要改動部
份程序，並且需要重新編譯應用程序。所以目前來看 Openssl3.0 這個版本並不兼容舊的版本，而且隨着時間的推移會逐步將一大部
分接口直接廢棄，特別是那些貼近底層的 API。
Openssl 團隊進一步優化了新版本架構，將各個模塊的耦合性進一步降低，並且提供了一個叫 “Provider” 的模式用來管理其他的
底層模塊，實現動態的、可插拔的底層實現。而對於應用層而言，用戶無需考慮各種底層實現，只需要專注於功能和應用，以下是
Openssl3.0 的整體架構設計圖（所有的設計圖片均摘錄自 Openssl3.0 官方設計草案，見參考資料）：
按照我的理解，“Provider” 是一個抽象的概念，更像是一個標准。每個不同的 “Provider” 按照相同的標准實現相應的底層算法
和功能，然后通過 “Core” 模塊直接 “裝配” 到 Openssl 上，通過這種方式給頂層的應用程序提供密碼服務。這樣的設計增加了整體
結構的靈活性，除了可以隔離應用層和底層，使底層的變化不至於大范圍的影響應用層，還可以自己定制個性化的 “Provider” 以滿
足特殊的需求。
Openssl 3.0 的內核設計也是非常的有特色，內核可以緩存和調度各個 Provider, 使其可以各自獨立地工作互不影響，並且它和
EVP API 模塊有着非常緊密的聯系，如圖所示：
用戶首先會通過內核加載 Provider，在加載 Provider 的時候內核會將該 Provider 的相關信息包括算法實現全部加載到緩存區域
，用戶在使用該 Provider 提供的算法時會首先 “Fetch” 算法（其實就是查詢），然后內核會將該算法的實現提供給 EVP，然后用戶
通過 EVP 模塊調用算法，EVP 在這個過程扮演了一個代理的角色。
這里只是簡單介紹一下 Openssl3.0 的設計理念，其他具體的設計方案和代碼示例，讀者均可在 openssl 官網上查到，參考網址
可見本節末尾，這里不再討論。
我在這里特別說明一下：由於 Openssl 的代碼量十分龐大，單一個加密算法庫就有數十萬行的代碼，而且由於密碼學博大精深，
相關的數學原理更是晦澀難懂，筆者能力有限，不可能精通所有相關的知識，所以本系列的文章並不會針對 Openssl 的源碼進行深
入的討論，我只會在用戶層面對 Openssl 的加密算法庫做一些常用的 API 解讀，重在應用！如果涉及到我相對了解的知識，我會盡
量無保留地分享，文章有錯誤的話在所難免，我也歡迎各位讀者對我文中的錯誤進行批評指正！共同學習，共同進步！
作者假定各位讀者已經熟練掌握 C 語言和有基本的密碼學知識。
1.2 編譯和安裝
Openssl 的編譯十分簡單，步驟如下：
（1）在官網下載 openssl3.0.1 版本，得到 openssl-3.0.1.tar.gz;
（2）輸入 tar -zxvf openssl-3.0.1.tar.gz 解壓 tar 包到當前目錄；
（3）進入解壓后的目錄執行 ./Configure 生成 Makefile 文件（openssl 默認安裝到 /usr/local 下，如需指定安裝路徑，則執行
./Configure --prefix=/xxx/xxx）；
（4）執行 make 編譯；
（5）執行 make install 安裝；
1.3 常用的編譯選項和配置
默認編譯生成 release 版本的共享庫，如果要生成可調式的庫，則輸入 ./Configure --debug，具體的編譯選項請查詢 INSTALL.md
文件。
1.4 openssl3.0 加密算法庫目錄結構
雖然我們的目標並不是完全精通 Openssl 的源碼，但是了解其源代碼目錄的含義仍然是有必要的：
aes -- AES 對稱算法實現；
aria -- ARIA 對稱算法實現；
asn1 -- ASN.1 編解碼實現；
aysnc -- 異步線程池實現；
bf -- blowfish 對稱算法實現；
bio -- I/O 流的抽象；
bn -- 大數運算實現；
buffer -- 內存緩沖區；
camellia -- Camellia 塊密碼算法；
chacha -- ChaCha20 流密碼算法；
cmac -- 基於分組密碼的消息認證碼；
cmp -- 證書管理協議；
cms -- 加密消息語法；
comp -- 壓縮算法；
conf -- 配置文件管理；
crmf -- 暫時不確定這個是做什么的；
ct -- 證書透明化（Certificate Transparency）；
des -- des 對稱算法；
dh -- 密鑰交換協議；
dsa -- DSA簽名算法；
dso -- 動態庫管理；
ec -- 橢圓曲線算法；
encode_decode -- 編碼和解碼；
engine -- 引擎框架；
err -- 錯誤處理；
ess -- 增強安全服務（Enhanced Security Services）；
evp -- 高層算法接口；
ffc -- 有限域加密；
hmac -- 基於 hash 的消息鑒別碼；
http -- http 協議實現；
idea -- 國際數據加密算法；
kdf -- 密鑰派生函數；
lhash -- 哈希鏈表實現；
md2 -- md2 摘要算法；
md4 -- md4 摘要算法；
md5 -- md5 摘要算法；
mdc2 -- mdc2 摘要算法；
modes -- 對稱算法的模式；
objects -- 對象管理；
ocsp -- 在線證書狀態協議；
pem -- PEM 編解碼實現；
pkcs7 -- 加密簽名消息語法標准 PKCS7 實現；
pkcs12 -- 個人信息交換語法標准 PKCS12 實現；
poly1305 -- Poly1305 消息認證碼；
providers -- 安全服務提供者，這個是 openssl3.0+ 最具特色的設計；
rand -- 隨機數；
rc2 -- RC2 對稱算法；
rc4 -- RC4 對稱算法；
rc5 -- RC5 對稱算法；
ripemd -- RACE原始完整性校驗消息摘要;
rsa -- RSA 非對稱算法；
seed -- 基於隨機種子的對稱加密算法；
sha -- sha1、sha256、sha512等摘要算法實現；
siphash -- SipHash 摘要算法；
sm2 -- 國密 sm2 橢圓曲線算法；
sm3 -- 國密 sm3 摘要算法；
sm4 -- 國密 sm4 分組加密算法；
srp -- 暫時不清楚是做什么的；
stack -- 棧的實現；
store -- 臨時存儲通道；
ts -- 可信時間？
txt_db -- 基於文本的數據庫；
ui -- 用戶接口；
whirlpool -- Whirlpool 散列算法；
x509 -- x509 證書系列標准實現。
參考資料：
1.Openssl 官方文檔 -- https://www.openssl.org/docs/
2.Openssl 設計草案 -- https://www.openssl.org/docs/OpenSSL300Design.html
2.Openssl Wiki -- https://wiki.openssl.org/index.php/Main_Page