关于Linux Kernel非对称密码算法的实现
作者简介:
baron (csdn:代码改变世界ctw)，九年手机安全/soc底层安全开发经验。擅长trustzone/tee安全产品的设计和开发。
在默认情况下，本文讲述的都是armv8-aarch64架构，linux kernel 5.14
目录
1、rsa 开关
2、rsa 实现
3、其它非对称密码
4、非对称密码算法的使用示例
5、总结
1、rsa 开关
rsa的实现由 config_crypto_rsa 宏控制，该宏依赖于：
config_crypto_akcipher
config_crypto_manager
config_mpilib
config_asn1
(linux/crypto/kconfig)config crypto_rsa tristate rsa algorithm select crypto_akcipher select crypto_manager select mpilib select asn1 help generic implementation of the rsa public key algorithm.
2、rsa 实现
(linux/crypto/rsa.c)static struct akcipher_alg rsa = { .encrypt = rsa_enc, .decrypt = rsa_dec, .set_priv_key = rsa_set_priv_key, .set_pub_key = rsa_set_pub_key, .max_size = rsa_max_size, .exit = rsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = rsa, .cra_driver_name = rsa-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct rsa_mpi_key), },};
主要实现了4个功能：
rsasetpriv_key
rsasetpub_key
rsa_enc
rsa_dec
其中 rsa_set_priv_key和 rsa_set_pub_key的实现，主要就是接受raw格式的密钥(der格密钥)，将其转换成nddpq等因子填充到密码学结构体中。rsa_enc和 rsa_dec ，主要就是 公钥加密、私钥解密的这种用法。
此类密码学具体算法的实现，都是由 linux/lib/mpi 第三方libary实现的，是一种c语言的实现方式。
3、其它非对称密码
(1)、实现了3个ecdsa的密码算法
ecdsanistp192
ecdsanistp256
ecdsanistp384
以为ecdsanistp192 为例：
(linux/crypto/ecdsa.c)static struct akcipher_alg ecdsa_nist_p192 = { .verify = ecdsa_verify, .set_pub_key = ecdsa_set_pub_key, .max_size = ecdsa_max_size, .init = ecdsa_nist_p192_init_tfm, .exit = ecdsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = ecdsa-nist-p192, .cra_driver_name = ecdsa-nist-p192-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct ecc_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
ecdsa_verify : 公钥验签
ecdsasetpub_key ：导入公钥
(2)、实现了1个sm2的密码算法
(linux/crypto/sm2.c)static struct akcipher_alg sm2 = { .verify = sm2_verify, .set_pub_key = sm2_set_pub_key, .max_size = sm2_max_size, .init = sm2_init_tfm, .exit = sm2_exit_tfm, .base = { .cra_name = sm2, .cra_driver_name = sm2-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct mpi_ec_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
sm2_verify : 公钥验签
sm2setpub_key ：导入公钥
(3)、实现了1个ecr的密码算法
(linux/crypto/ecrdsa.c)static struct akcipher_alg ecrdsa_alg = { .verify = ecrdsa_verify, .set_pub_key = ecrdsa_set_pub_key, .max_size = ecrdsa_max_size, .exit = ecrdsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = ecrdsa, .cra_driver_name = ecrdsa-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct ecrdsa_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
ecrdsa_verify : 公钥验签
ecrdsasetpub_key ：导入公钥
4、非对称密码算法的使用示例
如下所示，实现了 public_key_verify_signature(key,signature), 这个函数的实现，也被export出来，相当于又封装了一层。另外其它模块如果有对非对称密码学算法的需求，也可以直接调用非对称密码学算法的api，例如直接调用如下这样的函数：
crypto_akcipher_verify()
crypto_akcipher_set_pub_key()
如下是 public_key_verify_signature(key,signature)的实现，也可以当作非对称密码学算法的使用示例：
(linux/crypto/asymmetric_keys/public_key.c)/* * verify a signature using a public key. */int public_key_verify_signature(const struct public_key *pkey, const struct public_key_signature *sig){ struct crypto_wait cwait; struct crypto_akcipher *tfm; struct akcipher_request *req; struct scatterlist src_sg[2]; char alg_name[crypto_max_alg_name]; char *key, *ptr; int ret; pr_devel(==>%s(), __func__); bug_on(!pkey); bug_on(!sig); bug_on(!sig->s); ret = software_key_determine_akcipher(sig->encoding, sig->hash_algo, pkey, alg_name); if (ret keylen + sizeof(u32) * 2 + pkey->paramlen, gfp_kernel); if (!key) goto error_free_req; memcpy(key, pkey->key, pkey->keylen); ptr = key + pkey->keylen; ptr = pkey_pack_u32(ptr, pkey->algo); ptr = pkey_pack_u32(ptr, pkey->paramlen); memcpy(ptr, pkey->params, pkey->paramlen); if (pkey->key_is_private) ret = crypto_akcipher_set_priv_key(tfm, key, pkey->keylen); else ret = crypto_akcipher_set_pub_key(tfm, key, pkey->keylen); if (ret) goto error_free_key; if (sig->pkey_algo && strcmp(sig->pkey_algo, sm2) == 0 && sig->data_size) { ret = cert_sig_digest_update(sig, tfm); if (ret) goto error_free_key; } sg_init_table(src_sg, 2); sg_set_buf(&src_sg[0], sig->s, sig->s_size); sg_set_buf(&src_sg[1], sig->digest, sig->digest_size); akcipher_request_set_crypt(req, src_sg, null, sig->s_size, sig->digest_size); crypto_init_wait(&cwait); akcipher_request_set_callback(req, crypto_tfm_req_may_backlog | crypto_tfm_req_may_sleep, crypto_req_done, &cwait); ret = crypto_wait_req(crypto_akcipher_verify(req), &cwait);error_free_key: kfree(key);error_free_req: akcipher_request_free(req);error_free_tfm: crypto_free_akcipher(tfm); pr_devel( 0)) ret = -einval; return ret;}export_symbol_gpl(public_key_verify_signature);
5、总结
linux kernel非对称密码算法的实现总结如下：
实现了rsa的：“导入公钥、导入私钥、公钥加密私钥解密” 功能
实现了ecdsa的：”导入公钥、公钥验签” 功能
实现了sm2的：”导入公钥、公钥验签” 功能
实现了ecr的：”导入公钥、公钥验签” 功能
原文标题：linux kernel中非对称密码算法的实现
文章出处：【微信公众号：linux阅码场】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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1、rsa 开关
2、rsa 实现
3、其它非对称密码
4、非对称密码算法的使用示例
5、总结
1、rsa 开关
rsa的实现由 config_crypto_rsa 宏控制，该宏依赖于：
config_crypto_akcipher
config_crypto_manager
config_mpilib
config_asn1
(linux/crypto/kconfig)config crypto_rsa tristate rsa algorithm select crypto_akcipher select crypto_manager select mpilib select asn1 help generic implementation of the rsa public key algorithm.
2、rsa 实现
(linux/crypto/rsa.c)static struct akcipher_alg rsa = { .encrypt = rsa_enc, .decrypt = rsa_dec, .set_priv_key = rsa_set_priv_key, .set_pub_key = rsa_set_pub_key, .max_size = rsa_max_size, .exit = rsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = rsa, .cra_driver_name = rsa-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct rsa_mpi_key), },};
主要实现了4个功能：
rsasetpriv_key
rsasetpub_key
rsa_enc
rsa_dec
其中 rsa_set_priv_key和 rsa_set_pub_key的实现，主要就是接受raw格式的密钥(der格密钥)，将其转换成nddpq等因子填充到密码学结构体中。rsa_enc和 rsa_dec ，主要就是 公钥加密、私钥解密的这种用法。
此类密码学具体算法的实现，都是由 linux/lib/mpi 第三方libary实现的，是一种c语言的实现方式。
3、其它非对称密码
(1)、实现了3个ecdsa的密码算法
ecdsanistp192
ecdsanistp256
ecdsanistp384
以为ecdsanistp192 为例：
(linux/crypto/ecdsa.c)static struct akcipher_alg ecdsa_nist_p192 = { .verify = ecdsa_verify, .set_pub_key = ecdsa_set_pub_key, .max_size = ecdsa_max_size, .init = ecdsa_nist_p192_init_tfm, .exit = ecdsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = ecdsa-nist-p192, .cra_driver_name = ecdsa-nist-p192-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct ecc_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
ecdsa_verify : 公钥验签
ecdsasetpub_key ：导入公钥
(2)、实现了1个sm2的密码算法
(linux/crypto/sm2.c)static struct akcipher_alg sm2 = { .verify = sm2_verify, .set_pub_key = sm2_set_pub_key, .max_size = sm2_max_size, .init = sm2_init_tfm, .exit = sm2_exit_tfm, .base = { .cra_name = sm2, .cra_driver_name = sm2-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct mpi_ec_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
sm2_verify : 公钥验签
sm2setpub_key ：导入公钥
(3)、实现了1个ecr的密码算法
(linux/crypto/ecrdsa.c)static struct akcipher_alg ecrdsa_alg = { .verify = ecrdsa_verify, .set_pub_key = ecrdsa_set_pub_key, .max_size = ecrdsa_max_size, .exit = ecrdsa_exit_tfm, .base = { .cra_name = ecrdsa, .cra_driver_name = ecrdsa-generic, .cra_priority = 100, .cra_module = this_module, .cra_ctxsize = sizeof(struct ecrdsa_ctx), },};
仅仅实现了两个接口函数:
ecrdsa_verify : 公钥验签
ecrdsasetpub_key ：导入公钥
4、非对称密码算法的使用示例
如下所示，实现了 public_key_verify_signature(key,signature), 这个函数的实现，也被export出来，相当于又封装了一层。另外其它模块如果有对非对称密码学算法的需求，也可以直接调用非对称密码学算法的api，例如直接调用如下这样的函数：
crypto_akcipher_verify()
crypto_akcipher_set_pub_key()
如下是 public_key_verify_signature(key,signature)的实现，也可以当作非对称密码学算法的使用示例：
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5、总结
linux kernel非对称密码算法的实现总结如下：
实现了rsa的：“导入公钥、导入私钥、公钥加密私钥解密” 功能
实现了ecdsa的：”导入公钥、公钥验签” 功能
实现了sm2的：”导入公钥、公钥验签” 功能
实现了ecr的：”导入公钥、公钥验签” 功能
原文标题：linux kernel中非对称密码算法的实现
文章出处：【微信公众号：linux阅码场】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
怎样设计一个同步FIFO？（2）
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