算法库

openSSL加密接口

openSSL是常用的密码算法库软件，当前已经支持商密算法SM2/3/4，用户可以通过命令行或API调用商密算法的加解密功能。

前置条件

openSSL大于或等于1.1.1m-6版本：

$ rpm -qa openssl
openssl-1.1.1m-6.oe2209.x86_64

如何使用

场景1：使用命令行调用密码算法

1. SM2公钥算法。

生成SM2私钥：

$ openssl ecparam -genkey -name SM2 -out priv.key

根据私钥生成公钥：

$ openssl ec -in priv.key -pubout -out pub.key
read EC key
writing EC key

使用SM2算法对文件进行签名，摘要算法指定为SM3：

$ openssl dgst -sm3 -sign priv.key -out data.sig data

使用公钥进行验签：

$ openssl dgst -sm3 -verify pub.key -signature data.sig data
Verified OK

2. SM3摘要算法。

使用SM3算法计算数据摘要：

$ openssl dgst -sm3 data
SM3(data)= a794922bb9f0a034257f6c7090a3e8429801a42d422c21f1473e83b7f7eac385

3. SM4对称加密算法。

使用SM4算法对数据进行加密，其中-K和-iv分别指定加密所使用的key值和iv值，通常需要随机生成：

$ openssl enc -sm4 -in data -K 123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0 -iv 123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0 -out data.enc

使用SM4算法对数据进行解密：

$ openssl enc -d -sm4 -in data.enc -K 123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0 -iv 123456789ABCDEF0123456789ABCDEF0 -out data.raw

对比加解密数据，结果一致：

$ diff data data.raw 

场景2：使用API调用密码算法

可直接安装openssl-help并查询man手册：

$ yum install openssl-help
$ man sm2
$ man EVP_sm3
$ man EVP_sm4_cbc

内核加密接口

概述

Linux内核的加密算法采用crypto框架管理，不同的算法实现在crypto框架中分别进行注册和调用。openEuler提供的5.10内核提供了对商密算法（SM2/3/4）的支持，其中SM2/3算法默认编译在内核中，SM4算法以内核模块的形式提供。

前置条件

内核大于或等于5.10.0-106版本：

# rpm -qa kernel
kernel-5.10.0-106.1.0.55.oe2209.x86_64

如何使用

场景1：查询内核支持的加密算法

通过/proc/crypto查询已注册的商密算法，其中SM2/SM3算法默认加载：

$ cat /proc/crypto | grep sm3 -A8
name         : sm3
driver       : sm3-generic
module       : kernel
priority     : 100
refcnt       : 1
selftest     : passed
internal     : no
type         : shash
blocksize    : 64
digestsize   : 32

$ cat /proc/crypto | grep sm2 -A6
name         : sm2
driver       : sm2-generic
module       : kernel
priority     : 100
refcnt       : 1
selftest     : passed
internal     : no
type         : akcipher

sm4算法默认不加载，需要先加载对应模块：

$ modprobe sm4-generic
$ cat /proc/crypto | grep sm4 -A8
name         : sm4
driver       : sm4-generic
module       : sm4_generic
priority     : 100
refcnt       : 1
selftest     : passed
internal     : no
type         : cipher
blocksize    : 16
min keysize  : 16
max keysize  : 16

场景2：算法API调用

商密算法的调用和其他相同类型的算法调用方法一致，可参考Linux内核文档：

https://www.kernel.org/doc/html/v5.10/crypto/userspace-if.html

场景3：指令集优化

Crypto框架支持注册架构相关的算法实现，可以通过特定指令集实现算法性能的优化。当前openEuler 5.10内核支持的指令集优化包括：

当同一个算法注册多个实例时，按照各个算法实例注册的priority选择默认的算法实现，priority数值越大则优先级越高，纯软件的算法实现（后缀为-generic）的priority固定为100。商密算法的指令集优化不默认使能，以内核模块的形式对用户提供，如使能SM3算法的AVX指令集优化的方法为：

$ modprobe sm3-avx
$ cat /proc/crypto | grep sm3 -A8
name         : sm3
driver       : sm3-avx
module       : sm3_avx_x86_64
priority     : 300
refcnt       : 1
selftest     : passed
internal     : no
type         : shash
blocksize    : 64
digestsize   : 32

......

注意事项

1. 算法指令集优化使能的前提是CPU支持对应指令集，可以通过/proc/cpuinfo接口查询当前CPU支持的指令集；
2. 特定指令集的调用本身存在一定开销，因此并不能保证在所有的场景下，指令集优化的性能都高于软件实现；
3. 部分指令集优化存在一定限制，如neon指令集仅在支持并行计算的加密模式下存在优化效果。