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C/C++ 常用加密与解密算法

發布時間：2023/11/26 windows 24 coder

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 C/C++ 常用加密与解密算法小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

計算機安全和數據隱私是現代應用程序設計中至關重要的方面。為了確保數據的機密性和完整性，常常需要使用加密和解密算法。C++是一種廣泛使用的編程語言，提供了許多加密和解密算法的實現。本文將介紹一些在C++中常用的加密與解密算法，這其中包括Xor異或、BASE64、AES、MD5、SHA256、RSA等。

異或加解密

異或（XOR）加密算法是一種基于異或運算的簡單且常見的加密技術。在異或加密中，每個位上的值通過與一個密鑰位進行異或運算來改變。這種加密算法的簡單性和高效性使得它在某些場景下很有用，尤其是對于簡單的數據加密需求。

異或運算是一種邏輯運算，其規則如下：

0 XOR 0 = 0
0 XOR 1 = 1
1 XOR 0 = 1
1 XOR 1 = 0

在異或加密中，將明文與密鑰進行逐位異或運算。如果明文位和密鑰位相同，則結果為0；如果不同，則結果為1。這個過程是可逆的，即可以通過再次異或同樣的密鑰來還原原始明文。

#include <Windows.h>
#include <iostream>

using namespace std;

// 獲取異或整數
long GetXorKey(const char* StrPasswd)
{
	char cCode[32] = { 0 };
	strcpy(cCode, StrPasswd);
	DWORD Xor_Key = 0;
	for (unsigned int x = 0; x < strlen(cCode); x++)
	{
		Xor_Key = Xor_Key * 4 + cCode[x];
	}
	return Xor_Key;
}

// 異或為字符串
std::string XorEncrypt(std::string content, std::string secretKey)
{
	for (UINT i = 0; i < content.length(); i++)
	{
		content[i] ^= secretKey[i % secretKey.length()];
	}
	return content;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	// 計算加密密鑰
	long ref = GetXorKey("lyshark");
	std::cout << "計算異或密鑰: " << ref << std::endl;

	// 執行異或加密
	char szBuffer[1024] = "hello lyshark";
	for (int x = 0; x < strlen(szBuffer); x++)
	{
		szBuffer[x] = szBuffer[x] ^ ref;
		std::cout << "加密后: " << szBuffer[x] << std::endl;
	}

	// 直接異或字符串
	std::string xor_string = "hello lyshark";
	std::cout << "加密后: " << XorEncrypt(xor_string, "lyshark").c_str() << std::endl;

	system("pause");
	return 0;
}

運行后對特定字符串異或處理，如下圖；

BASE64加解密

Base64 是一種常見的編碼和解碼算法，用于將二進制數據轉換成可打印的 ASCII 字符串，以及將這樣的字符串還原回二進制數據。Base64 編碼是一種將二進制數據表示為 ASCII 字符的方式，廣泛應用于數據傳輸和存儲領域。

Base64 編碼基于一組 64 個字符的編碼表，通常包括大寫字母 A-Z、小寫字母 a-z、數字 0-9，以及兩個額外的字符 '+' 和 '/'。這樣的字符集是為了確保編碼后的數據是可打印的，并且在不同系統之間可以被準確傳輸。

編碼的過程如下：

將待編碼的數據劃分為每 3 個字節一組（24 位）。
將每組 3 個字節拆分成 4 個 6 位的塊。
每個 6 位的塊對應編碼表中的一個字符。
如果數據長度不是 3 的倍數，使用 '=' 字符進行填充。

解碼的過程是編碼的逆過程。

#include <iostream>
#include <Windows.h>

// base64 轉換表, 共64個
static const char base64_alphabet[] ={
	'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G',
	'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N',
	'O', 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T',
	'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z',
	'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g',
	'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n',
	'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't',
	'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z',
	'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9',
	'+', '/'
};

// 解碼時使用
static const unsigned char base64_suffix_map[256] = {
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 253, 255,
	255, 253, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 253, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 62, 255, 255, 255, 63,
	52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 255, 255,
	255, 254, 255, 255, 255, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6,
	7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18,
	19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36,
	37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48,
	49, 50, 51, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255,
	255, 255, 255, 255
};

static char cmove_bits(unsigned char src, unsigned lnum, unsigned rnum)
{
	src <<= lnum; // src = src << lnum;
	src >>= rnum; // src = src >> rnum;
	return src;
}

int base64_encode(const char* indata, int inlen, char* outdata, int* outlen)
{
	int ret = 0;
	if (indata == NULL || inlen == 0)
	{
		return ret = -1;
	}

	// 源字符串長度, 如果in_len不是3的倍數, 那么需要補成3的倍數
	int in_len = 0;

	// 需要補齊的字符個數, 這樣只有2, 1, 0(0的話不需要拼接, )
	int pad_num = 0; 
	if (inlen % 3 != 0)
	{
		pad_num = 3 - inlen % 3;
	}

	// 拼接后的長度, 實際編碼需要的長度(3的倍數)
	in_len = inlen + pad_num;

	// 編碼后的長度
	int out_len = in_len * 8 / 6;

	// 定義指針指向傳出data的首地址
	char* p = outdata;

	//編碼, 長度為調整后的長度, 3字節一組
	for (int i = 0; i < in_len; i += 3)
	{
		// 將indata第一個字符向右移動2bit(丟棄2bit)
		int value = *indata >> 2;

		// 對應base64轉換表的字符
		char c = base64_alphabet[value];

		// 將對應字符(編碼后字符)賦值給outdata第一字節
		*p = c;

		//處理最后一組(最后3字節)的數據
		if (i == inlen + pad_num - 3 && pad_num != 0)
		{
			if (pad_num == 1)
			{
				*(p + 1) = base64_alphabet[(int)(cmove_bits(*indata, 6, 2) + cmove_bits(*(indata + 1), 0, 4))];
				*(p + 2) = base64_alphabet[(int)cmove_bits(*(indata + 1), 4, 2)];
				*(p + 3) = '=';
			}
			else if (pad_num == 2)
			{
				// 編碼后的數據要補兩個 '='
				*(p + 1) = base64_alphabet[(int)cmove_bits(*indata, 6, 2)];
				*(p + 2) = '=';
				*(p + 3) = '=';
			}
		}
		else
		{
			// 處理正常的3字節的數據
			*(p + 1) = base64_alphabet[cmove_bits(*indata, 6, 2) + cmove_bits(*(indata + 1), 0, 4)];
			*(p + 2) = base64_alphabet[cmove_bits(*(indata + 1), 4, 2) + cmove_bits(*(indata + 2), 0, 6)];
			*(p + 3) = base64_alphabet[*(indata + 2) & 0x3f];
		}
		p += 4;
		indata += 3;
	}
	if (outlen != NULL)
	{
		*outlen = out_len;
	}
	return ret;
}

int base64_decode(const char* indata, int inlen, char* outdata, int* outlen)
{

	int ret = 0;
	if (indata == NULL || inlen <= 0 || outdata == NULL || outlen == NULL)
	{
		return ret = -1;
	}
	if (inlen % 4 != 0)
	{
		// 需要解碼的數據不是4字節倍數
		return ret = -2;
	}

	int t = 0, x = 0, y = 0, i = 0;
	unsigned char c = 0;
	int g = 3;

	while (indata[x] != 0)
	{
		// 需要解碼的數據對應的ASCII值對應base64_suffix_map的值
		c = base64_suffix_map[indata[x++]];

		// 對應的值不在轉碼表中
		if (c == 255)
			return -1;

		// 對應的值是換行或者回車
		if (c == 253)
			continue;

		if (c == 254)
		{
			// 對應的值是'='
			c = 0; g--;
		}

		// 將其依次放入一個int型中占3字節
		t = (t << 6) | c;

		if (++y == 4)
		{
			outdata[i++] = (unsigned char)((t >> 16) & 0xff);
			if (g > 1) outdata[i++] = (unsigned char)((t >> 8) & 0xff);
			if (g > 2) outdata[i++] = (unsigned char)(t & 0xff);
			y = t = 0;
		}
	}
	if (outlen != NULL)
	{
		*outlen = i;
	}
	return ret;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	char str1[] = "hello lyshark";
	char str3[30] = { 0 };
	char str2[30] = { 0 };
	int len = 0;

	base64_encode(str1, (int)strlen(str1), str2, &len);
	printf("加密后: %s 長度: %d\n", str2, len);

	base64_decode(str2, (int)strlen(str2), str3, &len);
	printf("解密后: %s 長度: %d\n", str3, len);

	system("pause");
	return 0;
}

運行后對特定字符串base64處理，如下圖；

AES對稱加解密

高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）是一種對稱密鑰加密算法，廣泛用于保護敏感數據的機密性。AES 是一種塊密碼算法，支持不同的密鑰長度（128、192、256 比特），并且在安全性和性能之間取得了很好的平衡。

AES 操作在固定大小的數據塊上進行，每個數據塊大小為 128 比特（16 字節）。AES 使用稱為輪（rounds）的迭代結構來執行加密和解密。輪數取決于密鑰長度，分別為 10 輪（128 比特密鑰）、12 輪（192 比特密鑰）和 14 輪（256 比特密鑰）。AES可使用16、24或32字節密鑰(對應128、192和256位)，AES分為ECB和CBC模式，處理的數據必須是塊大小16的倍數。

AES 的基本加密流程包括以下步驟：

密鑰擴展（Key Expansion）： 根據輸入密鑰生成輪密鑰，用于后續的輪函數。
初始輪（Initial Round）： 將明文與第一輪密鑰進行逐字節的異或操作。
輪運算（Rounds）： 重復執行一系列輪函數，每輪包括四個操作：字節替代、行移位、列混淆和輪密鑰加。
最終輪（Final Round）： 在最后一輪中，省略列混淆步驟。

AES 的解密過程與加密過程相似，但使用的是逆操作，如逆字節替代、逆行移位、逆列混淆和逆輪密鑰加。

CryptAcquireContext函數，用于獲取或創建與加密服務提供程序（CSP）相關聯的密碼學上下文。這個函數的目的是為了建立與加密服務提供程序相關的密碼學上下文，使得后續的加密操作可以在這個上下文中進行。

以下是CryptAcquireContext函數的一般格式：

BOOL CryptAcquireContext(
  HCRYPTPROV *phProv,
  LPCTSTR    pszContainer,
  LPCTSTR    pszProvider,
  DWORD      dwProvType,
  DWORD      dwFlags
);

phProv: 一個指向HCRYPTPROV類型的指針，用于接收密碼學上下文的句柄。
pszContainer: 字符串，指定與密鑰集關聯的容器名稱。可以為NULL，表示不使用容器。
pszProvider: 字符串，指定要使用的CSP的名稱。如果為NULL，將使用默認的提供程序。
dwProvType: 指定CSP的類型。例如，PROV_RSA_FULL表示使用RSA算法的提供程序。
dwFlags: 指定標志，控制函數的行為。例如，CRYPT_VERIFYCONTEXT表示驗證上下文，而不是嘗試使用特定的密鑰。

CryptCreateHash 函數，用于創建一個與密碼學上下文相關聯的哈希對象。哈希對象可用于計算數據的哈希值，常用于數字簽名、數據完整性驗證等安全操作。

以下是CryptCreateHash函數的一般格式：

BOOL CryptCreateHash(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  HCRYPTKEY  hKey,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTHASH *phHash
);

hProv: 與哈希對象關聯的密碼學上下文的句柄。
Algid: 哈希算法的標識，例如CALG_MD5表示MD5算法。
hKey: 與哈希對象關聯的密鑰。在哈希計算中，通常不需要密鑰，因此可以將其設為NULL。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。一般設為0。
phHash: 一個指向HCRYPTHASH類型的指針，用于接收哈希對象的句柄。

成功調用該函數后，phHash將包含一個指向新創建的哈希對象的句柄，該對象與指定的密碼學上下文和哈希算法相關聯。

CryptHashData函數，用于將數據添加到哈希對象中，從而更新哈希值。它常用于在計算數字簽名或驗證數據完整性時，逐步處理數據塊并更新哈希值。

以下是CryptHashData函數的一般格式：

BOOL CryptHashData(
  HCRYPTHASH hHash,
  const BYTE *pbData,
  DWORD      dwDataLen,
  DWORD      dwFlags
);

hHash: 指向哈希對象的句柄。
pbData: 指向包含要添加到哈希對象的數據的緩沖區的指針。
dwDataLen: 數據緩沖區的字節數。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。一般設為0。

成功調用后，哈希對象的狀態將被更新以反映已添加的數據，從而計算新的哈希值。這使得可以逐步處理大型數據，而不需要將整個數據加載到內存中。

CryptDeriveKey 函數，用于從一個密碼導出密鑰。這個函數通常用于從用戶提供的密碼生成對稱密鑰，這樣就可以用于加密或解密數據。

以下是 CryptDeriveKey 函數的一般格式：

BOOL CryptDeriveKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  HCRYPTHASH hBaseData,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 一個有效的 CSP（Cryptographic Service Provider）句柄。
Algid: 密鑰算法標識符，指定要創建的密鑰類型。
hBaseData: 與密鑰生成相關的基本數據的哈希對象的句柄。可以為 NULL。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。一般設為 0。
phKey: 指向 HCRYPTKEY 類型的指針，用于接收生成的密鑰的句柄。

成功調用后，phKey 將包含一個新的密鑰句柄，可以用于后續的加密和解密操作。密鑰的具體屬性（比如大小）由 Algid 參數決定。

CryptEncrypt 函數，用于對數據進行加密。這個函數通常用于加密一個數據塊，例如一個文件或一個消息。

以下是 CryptEncrypt 函數的一般格式：

BOOL CryptEncrypt(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTHASH hHash,
  BOOL      Final,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen,
  DWORD     dwBufLen
);

hKey: 用于加密數據的密鑰的句柄。
hHash: 句柄，指定一個哈希對象。對稱算法不需要哈希，因此可以為 NULL。
Final: 指定是否是最后一個數據塊。如果是最后一個數據塊，將設置為 TRUE。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。一般設為 0。
pbData: 指向要加密的數據的指針。
pdwDataLen: 指向一個變量，用于輸入數據的大小，輸出加密后數據的大小。
dwBufLen: 緩沖區的大小。

成功調用后，pbData 將包含加密后的數據。pdwDataLen 將包含加密后數據的實際大小。

CryptDecrypt 函數，用于對數據進行解密。這個函數通常用于解密一個數據塊，例如一個文件或一個消息。

以下是 CryptDecrypt 函數的一般格式：

BOOL CryptDecrypt(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTHASH hHash,
  BOOL      Final,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen
);

hKey: 用于解密數據的密鑰的句柄。
hHash: 句柄，指定一個哈希對象。對稱算法不需要哈希，因此可以為 NULL。
Final: 指定是否是最后一個數據塊。如果是最后一個數據塊，將設置為 TRUE。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。一般設為 0。
pbData: 指向要解密的數據的指針。
pdwDataLen: 指向一個變量，用于輸入解密前數據的大小，輸出解密后數據的大小。

成功調用后，pbData 將包含解密后的數據。pdwDataLen 將包含解密后數據的實際大小。

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

// AES加密
BOOL AesEncrypt(BYTE* pPassword, BYTE* pData, DWORD& dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
	BOOL bRet = TRUE;
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
	DWORD dwPasswordLength = strlen((char*)pPassword);
	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, NULL, 0, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pPassword, dwPasswordLength, 0);
		bRet = CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hCryptHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
		bRet = CryptEncrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength, dwBufferLength);
	} while (FALSE);

	if (hCryptKey || hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyKey(hCryptKey);
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

// AES解密
BOOL AesDecrypt(BYTE* pPassword, BYTE* pData, DWORD& dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
	BOOL bRet = TRUE;
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
	DWORD dwPasswordLength = strlen((char*)pPassword);

	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, NULL, 0, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pPassword, dwPasswordLength, 0);
		bRet = CryptDeriveKey(hCryptProv, CALG_AES_128, hCryptHash, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
		bRet = CryptDecrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength);
	} while (FALSE);

	if (hCryptKey || hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyKey(hCryptKey);
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	BYTE pData[MAX_PATH] = { 0 };
	DWORD dwDataLength = 0;
	char* Msg = (char *)"hello lyshark";

	strcpy((char*)pData, Msg);
	dwDataLength = 1 + ::strlen((char*)pData);

	// AES 加密
	AesEncrypt((BYTE*)"123321", pData, dwDataLength, MAX_PATH);
	printf("AES 加密長度: %d 加密后: %s \n", dwDataLength, pData);

	// AES 解密
	AesDecrypt((BYTE*)"123321", pData, dwDataLength, MAX_PATH);
	printf("AES 解密長度: %d 解密后: %s \n", dwDataLength, pData);

	system("pause");
	return 0;
}

上述代碼運行，實現對特定字符串hello lyshark加密，并使用密碼123321，如下圖所示；

MD5/SHA256單向加解密

MD5（Message Digest Algorithm 5）是一種廣泛使用的哈希函數，常用于生成數據的數字簽名。MD5 產生的哈希值（摘要）通常是一個 128 位的十六進制數字，通常表示為 32 個字符。盡管 MD5 在過去廣泛用于校驗文件完整性和生成密碼散列，但由于其容易受到碰撞攻擊的影響，現在已被更安全的哈希算法如 SHA-256 取代。

MD5 是一種不可逆的哈希函數，其核心原理包括以下幾步：

填充： 對輸入數據進行填充，使其長度滿足 512 位的倍數，并在數據尾部附加原始數據長度的二進制表示。
初始化： 初始化 128 位的緩沖區，用于存儲中間計算結果。
處理塊： 將填充后的數據按照 512 位的塊進行劃分，每個塊進行一系列的運算，更新緩沖區。
輸出： 將最終得到的緩沖區內容作為 MD5 的輸出。

MD5 的核心操作主要包括四輪循環，每輪循環包含 16 次操作。這些操作涉及位運算、邏輯運算和模運算等，以及對緩沖區內容的不斷更新。

SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit）是 SHA-2 家族中的一員，是一種廣泛使用的密碼哈希函數。SHA-256 生成的哈希值長度為 256 位，通常以 64 個字符的十六進制字符串表示。SHA-256 在密碼學和數據完整性驗證中得到廣泛應用，被認為是一種安全可靠的哈希算法。

SHA-256 的基本原理與 MD5 類似，但具有更復雜的設計和更長的輸出長度。其核心過程包括以下幾個步驟：

填充： 將輸入數據填充到滿足 512 位塊大小的倍數，并在數據尾部添加原始數據長度的二進制表示。
初始化： 初始化 256 位的緩沖區，用于存儲中間計算結果。
處理塊： 將填充后的數據按照 512 位的塊進行劃分，每個塊進行一系列的運算，更新緩沖區。
輸出： 將最終得到的緩沖區內容作為 SHA-256 的輸出。

SHA-256 的核心操作包括四輪循環，每輪循環包含 64 次操作。這些操作包括位運算、邏輯運算、模運算等，以及對緩沖區內容的不斷更新。

CryptAcquireContext 函數，用于獲取密碼學上下文句柄。這個函數通常是在進行加密和解密操作之前調用的第一步。

以下是 CryptAcquireContext 函數的一般格式：

BOOL CryptAcquireContext(
  HCRYPTPROV *phProv,
  LPCTSTR    pszContainer,
  LPCTSTR    pszProvider,
  DWORD      dwProvType,
  DWORD      dwFlags
);

phProv: 用于接收密碼學上下文句柄的指針。
pszContainer: 指定密鑰容器的名稱。可以為 NULL。
pszProvider: 指定加密服務提供者的名稱。可以為 NULL。
dwProvType: 指定提供者類型。常見的類型包括 PROV_RSA_FULL、PROV_RSA_AES 等。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。通常為 0。

成功調用后，phProv 將包含一個密碼學上下文句柄，該句柄用于后續的加密和解密操作。

CryptGetHashParam 函數，用于檢索哈希對象的參數。哈希對象是用于計算數據摘要的對象，通常在密碼學操作中使用。

以下是 CryptGetHashParam 函數的一般格式：

BOOL CryptGetHashParam(
  HCRYPTHASH hHash,
  DWORD      dwParam,
  BYTE       *pbData,
  DWORD      *pdwDataLen,
  DWORD      dwFlags
);

hHash: 哈希對象的句柄。
dwParam: 指定要檢索的參數類型。常見的參數類型包括 HP_HASHVAL（獲取哈希值）和 HP_HASHSIZE（獲取哈希值的大小）等。
pbData: 用于接收參數數據的緩沖區。
pdwDataLen: 用于指定輸入緩沖區的大小，并在成功調用后包含實際返回的數據長度。
dwFlags: 控制函數的行為的標志。通常為 0。

成功調用后，pbData 緩沖區中將包含請求的參數數據。

CryptDestroyHash 函數，用于銷毀哈希對象。哈希對象是在進行哈希計算時創建的對象，使用完畢后需要通過 CryptDestroyHash 來釋放相關資源。

以下是 CryptDestroyHash 函數的一般格式：

BOOL CryptDestroyHash(
  HCRYPTHASH hHash
);

hHash: 要銷毀的哈希對象的句柄。

函數返回一個布爾值，表示是否成功銷毀哈希對象。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptReleaseContext 函數，用于釋放密碼學上下文。密碼學上下文是在進行加密或哈希操作時所創建的，使用完畢后需要通過 CryptReleaseContext 來釋放相關資源。

以下是 CryptReleaseContext 函數的一般格式：

BOOL CryptReleaseContext(
  HCRYPTPROV hProv,
  DWORD      dwFlags
);

hProv: 要釋放的密碼學上下文的句柄。
dwFlags: 一組標志，通常可以設置為零。

函數返回一個布爾值，表示是否成功釋放密碼學上下文。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

這兩個算法都是單向加密算法，其可以將一段任意字符串壓縮為一個唯一常數。

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>

BOOL CalculateHash(BYTE* pData, DWORD dwDataLength, ALG_ID algHashType, BYTE** ppHashData, DWORD* pdwHashDataLength)
{
	HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
	HCRYPTHASH hCryptHash = NULL;
	BYTE* pHashData = NULL;
	DWORD dwHashDataLength = 0;
	DWORD dwTemp = 0;
	BOOL bRet = FALSE;
	do
	{
		bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_AES, CRYPT_VERIFYCONTEXT);
		bRet = CryptCreateHash(hCryptProv, algHashType, NULL, NULL, &hCryptHash);
		bRet = CryptHashData(hCryptHash, pData, dwDataLength, 0);
		dwTemp = sizeof(dwHashDataLength);
		bRet = CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHSIZE, (BYTE*)(&dwHashDataLength), &dwTemp, 0);
		pHashData = new BYTE[dwHashDataLength];
		RtlZeroMemory(pHashData, dwHashDataLength);
		bRet = ::CryptGetHashParam(hCryptHash, HP_HASHVAL, pHashData, &dwHashDataLength, 0);
		*ppHashData = pHashData;
		*pdwHashDataLength = dwHashDataLength;
	} while (FALSE);

	if (FALSE == bRet)
	{
		if (pHashData)
		{
			delete[]pHashData;
			pHashData = NULL;
		}
	}
	if (hCryptHash || hCryptProv)
	{
		CryptDestroyHash(hCryptHash);
		CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
	}
	return bRet;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	char szBuf[1024] = "hello lyshark";
	BYTE* pHashData = NULL;
	DWORD dwHashDataLength = 0;

	// MD5
	CalculateHash((BYTE *)szBuf, strlen(szBuf), CALG_MD5, &pHashData, &dwHashDataLength);

	for (DWORD x = 0; x < dwHashDataLength; x++)
	{
		printf("%x", pHashData[x]);
	}

	printf("\n");

	// SHA256
	CalculateHash((BYTE *)szBuf, strlen(szBuf), CALG_SHA_256, &pHashData, &dwHashDataLength);
	for (DWORD x = 0; x < dwHashDataLength; x++)
	{
		printf("%x", pHashData[x]);
	}

	delete[]pHashData;
	pHashData = NULL;

	system("pause");
	return 0;
}

上述代碼運行后，則可以計算出hello lyshark字符串的md5以及sha256摘要信息，如下所示；

RSA對稱加解密

RSA（Rivest–Shamir–Adleman）是一種非對稱加密算法，于1977年由羅納德·李維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩米爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）三位密碼學家提出。RSA算法基于兩個大素數的乘積的難解性問題，它廣泛用于安全通信和數字簽名等領域。

RSA算法涉及到兩個密鑰：公鑰和私鑰。其中，公鑰用于加密，私鑰用于解密。其基本原理建立在兩個數論問題上：

大整數分解問題： 將一個大合數分解為兩個質數的乘積的難度。
歐拉函數和模反演問題： 利用歐拉函數和模反演性質，確保僅有私鑰的持有者能夠有效地解密。

RSA算法的密鑰生成過程包括以下步驟：

選擇兩個大素數 p 和 q。
計算 n = pq，n 稱為模數。
計算歐拉函數 φ(n) = (p-1)(q-1)。
選擇公鑰 e，滿足 1 < e < φ(n)，且 e 與 φ(n) 互質。
計算私鑰 d，使得 de ≡ 1 (mod φ(n))。

公鑰是 (n, e)，私鑰是 (n, d)。

加密和解密過程如下：

RSA算法的安全性基于大整數分解問題的困難性，即在已知 n 的情況下，要找到 p 和 q 的乘積。當 n 非常大時，這一過程變得非常耗時，使得RSA算法在當前的計算資源下被廣泛應用于加密通信和數字簽名。

CryptGenKey 是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個函數，用于生成密鑰。該函數允許應用程序生成對稱密鑰、非對稱密鑰對以及用于哈希的密鑰。

以下是 CryptGenKey 函數的一般格式：

BOOL CryptGenKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  ALG_ID     Algid,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 用于生成密鑰的密碼學服務提供者 (CSP) 的句柄。
Algid: 標識要生成的密鑰類型，可以是對稱密鑰算法、非對稱密鑰算法或用于哈希的密鑰算法。
dwFlags: 控制密鑰生成的標志。對于不同的密鑰類型，可能有不同的標志。
phKey: 生成的密鑰的句柄。

函數返回一個布爾值，表示是否成功生成密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptExportKey 函數是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個函數，用于導出密鑰的原始或簡單 BLOB 格式。密鑰 BLOB 包含密鑰的完整信息，以便在不同的系統或進程之間傳輸密鑰。

以下是 CryptExportKey 函數的一般格式：

BOOL CryptExportKey(
  HCRYPTKEY hKey,
  HCRYPTKEY hExpKey,
  DWORD     dwBlobType,
  DWORD     dwFlags,
  BYTE      *pbData,
  DWORD     *pdwDataLen
);

hKey: 要導出的密鑰的句柄。
hExpKey: 導出密鑰的密碼學服務提供者 (CSP) 句柄。通常，使用與 hKey 相同的 CSP。
dwBlobType: 導出的 BLOB 類型，可以是簡單 BLOB 或原始 BLOB。
dwFlags: 導出操作的標志。
pbData: 用于接收導出的密鑰 BLOB 的緩沖區。
pdwDataLen: 指向存儲密鑰 BLOB 大小的變量的指針。在調用函數之前，應將其設置為緩沖區的大小；在調用函數后，它將包含實際寫入緩沖區的字節數。

函數返回一個布爾值，表示是否成功導出密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

CryptImportKey 函數是 Windows Cryptographic API (CryptoAPI) 中的一個函數，用于導入密鑰的原始或簡單 BLOB 格式。該函數通常與 CryptExportKey 函數一起使用，用于在不同的系統或進程之間傳輸密鑰。

以下是 CryptImportKey 函數的一般格式：

BOOL CryptImportKey(
  HCRYPTPROV hProv,
  const BYTE *pbData,
  DWORD      dwDataLen,
  HCRYPTKEY  hPubKey,
  DWORD      dwFlags,
  HCRYPTKEY  *phKey
);

hProv: 密鑰將與之關聯的密碼學服務提供者 (CSP) 的句柄。
pbData: 包含要導入的密鑰 BLOB 的緩沖區的指針。
dwDataLen: 密鑰 BLOB 的長度（以字節為單位）。
hPubKey: 用于解密密鑰 BLOB 的公鑰的句柄。
dwFlags: 導入密鑰的標志。
phKey: 指向導入的密鑰的句柄的指針。

函數返回一個布爾值，表示是否成功導入密鑰。如果成功，返回 TRUE，否則返回 FALSE。

RSA算法包括公鑰與私鑰兩部，加密時會先使用RSA生成公鑰與私鑰，然后在進行加密。

#include <iostream>
#include <Windows.h>

using namespace std;

// 生成公鑰和私鑰
BOOL GenerateKey(BYTE **ppPublicKey, DWORD *pdwPublicKeyLength, BYTE **ppPrivateKey, DWORD *pdwPrivateKeyLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;
  BYTE *pPublicKey = NULL;
  DWORD dwPublicKeyLength = 0;
  BYTE *pPrivateKey = NULL;
  DWORD dwPrivateKeyLength = 0;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptGenKey(hCryptProv, AT_KEYEXCHANGE, CRYPT_EXPORTABLE, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, NULL, &dwPublicKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    pPublicKey = new BYTE[dwPublicKeyLength];
    RtlZeroMemory(pPublicKey, dwPublicKeyLength);
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PUBLICKEYBLOB, 0, pPublicKey, &dwPublicKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PRIVATEKEYBLOB, 0, NULL, &dwPrivateKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;

    pPrivateKey = new BYTE[dwPrivateKeyLength];
    RtlZeroMemory(pPrivateKey, dwPrivateKeyLength);
    bRet = CryptExportKey(hCryptKey, NULL, PRIVATEKEYBLOB, 0, pPrivateKey, &dwPrivateKeyLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;

    *ppPublicKey = pPublicKey;
    *pdwPublicKeyLength = dwPublicKeyLength;
    *ppPrivateKey = pPrivateKey;
    *pdwPrivateKeyLength = dwPrivateKeyLength;

  } while (FALSE);

  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

// 公鑰加密數據
BOOL RsaEncrypt(BYTE *pPublicKey, DWORD dwPublicKeyLength, BYTE *pData, DWORD &dwDataLength, DWORD dwBufferLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptImportKey(hCryptProv, pPublicKey, dwPublicKeyLength, NULL, 0, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptEncrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength, dwBufferLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
  } while (FALSE);
    
  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

// 私鑰解密數據
BOOL RsaDecrypt(BYTE *pPrivateKey, DWORD dwProvateKeyLength, BYTE *pData, DWORD &dwDataLength)
{
  BOOL bRet = TRUE;
  HCRYPTPROV hCryptProv = NULL;
  HCRYPTKEY hCryptKey = NULL;

  do
  {
    bRet = CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptImportKey(hCryptProv, pPrivateKey, dwProvateKeyLength, NULL, 0, &hCryptKey);
    if (FALSE == bRet)
      break;
    bRet = CryptDecrypt(hCryptKey, NULL, TRUE, 0, pData, &dwDataLength);
    if (FALSE == bRet)
      break;
  } while (FALSE);

  if (hCryptKey)
    CryptDestroyKey(hCryptKey);
  if (hCryptProv)
    CryptReleaseContext(hCryptProv, 0);
  return bRet;
}

int main(int argc, char * argv[])
{
  BYTE *pPublicKey = NULL;
  DWORD dwPublicKeyLength = 0;
  BYTE *pPrivateKey = NULL;
  DWORD dwPrivateKeyLength = 0;
  BYTE *pData = NULL;
  DWORD dwDataLength = 0;
  DWORD dwBufferLength = 4096;

  pData = new BYTE[dwBufferLength];

  RtlZeroMemory(pData, dwBufferLength);
  lstrcpy((char *)pData, "hello lyshark");
  dwDataLength = 1 + lstrlen((char *)pData);

  // 輸出加密前原始數據
  printf("加密前原始數據: ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  // 生成公鑰和私鑰
  GenerateKey(&pPublicKey, &dwPublicKeyLength, &pPrivateKey, &dwPrivateKeyLength);
  printf("公鑰: ");
  for (int i = 0; i < dwPublicKeyLength; i++)
    printf("%.2x", pPublicKey[i]);
  printf("\n\n");

  printf("私鑰: ");
  for (int i = 0; i < dwPrivateKeyLength; i++)
    printf("%.2x", pPrivateKey[i]);
  printf("\n\n");

  // 使用公鑰加密
  RsaEncrypt(pPublicKey, dwPublicKeyLength, pData, dwDataLength, dwBufferLength);
  printf("公鑰加密: ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  // 使用私鑰解密
  RsaDecrypt(pPrivateKey, dwPrivateKeyLength, pData, dwDataLength);
  printf("私鑰解密: ");
  for (int i = 0; i < dwDataLength; i++)
    printf("%x", pData[i]);
  printf("\n\n");

  delete[]pData;
  delete[]pPrivateKey;
  delete[]pPublicKey;
  system("pause");
  return 0;
}

運行后生成公鑰與私鑰，并對字符串加密與解密，如下圖所示；

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++ 常用加密与解密算法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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