由于过于复杂的加密算法实现起来非常困难,所以在过去,许多应用程序只能使用非常简单的加密技术,这样做的结果就是加密的数据很容易被人破译。而使用Microsoft提供的加密应用程序接口(即Cryptography API),或称CryptoAPI,可以方便地在应用程序中加入强大的加密功能,而不必考虑基本的算法。本文将对CryptoAPI及其使用的数据加密原理作一简单的介绍,然后给出了用CryptoAPI编写加密程序的大致步骤,最后以一个文件的加密、解密程序为例演示CryptoAPI的部分功能。

1. CryptoAPI简介

CryptoAPI是一组函数,为了完成数学计算,必须具有密码服务提供者模块(CSP)。Microsoft通过捆绑RSA Base Provider在操作系统级提供一个CSP,使用RSA公司的公钥加密算法,更多的CSP可以根据需要增加到应用中。事实上,CSP有可能与特殊硬件设备(如智能卡)一起来进行数据加密。CryptoAPI接口允许简单的函数调用来加密数据,交换公钥,散列一个消息来建立摘要以及生成数字签名。它还提供高级的管理操作,如从一组可能的CSP中使用一个CSP。此外,CryptoAPI还为许多高级安全性服务提供了基础,包括用于电子商务的SET,用于加密客户机/服务器消息的PCT,用于在各个平台之间来回传递机密数据和密钥的PFX,代码签名等等。CryptoAPI的体系结构如图1。图1 CryptoAPI体系结构

目前支持CryptoAPI的Windows系统有:Windows 95 OSR2、Windows NT SP3及后续版本、Windows 98、Windows 2000等。CryptoAPI的配置信息存储在注册表中,包括如下密钥:

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft \ Cryptography \Defaults

HKEY_CURRENT_USER\ Software \ Microsoft \ Cryptography \Providers

2. 数据加密原理

数据加密流程如图2所示。

图2 数据加密流程

CryptoAPI使用两种密钥:会话密钥与公共/私人密钥对。会话密钥使用相同的加密和解密密钥,这种算法较快,但必须保证密钥的安全传递。公共/私人密钥对使用一个公共密钥和一个私人密钥,私人密钥只有专人才能使用,公共密钥可以广泛传播。如果密钥对中的一个用于加密,另一个一定用于解密。公共/私人密钥对算法很慢,一般只用于加密小批量数据,例如用于加密会话密钥。

CryptoAPI支持两种基本的编码方法:流式编码和块编码。流式编码在明码文本的每一位上创建编码位,速度较快,但安全性较低。块编码在一个完整的块上(一般为64位)工作,需要使用填充的方法对要编码的数据进行舍入,以组成多个完整的块。这种算法速度较慢,但更安全。

3. 应用举例

下面以两个文件加密与解密的C程序片断为例,演示一下CryptoAPI的强大功能。这两个程序均为Win32控制台应用,程序省略了出错处理,实际运行时请加入。

1 文件加密

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <wincrypt.h>

//确定使用RC2块编码或是RC4流式编码

#ifdef USE_BLOCK_CIPHER

#define ENCRYPT_ALGORITHM CALG_RC2

#define ENCRYPT_BLOCK_SIZE 8

#else

#define ENCRYPT_ALGORITHM CALG_RC4

#define ENCRYPT_BLOCK_SIZE 1

#endif

void CAPIDecryptFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword);

void _cdecl main(int argc, char *argv[])

{

PCHAR szSource = NULL;

PCHAR szDestination = NULL;

PCHAR szPassword = NULL;

// 验证参数个数

if(argc != 3 && argc != 4) {

printf("USAGE: decrypt <source file> <dest file> [ <password> ]\n");

exit(1);

}

//读取参数.

szSource = argv[1];

szDestination = argv[2];

if(argc == 4) {

szPassword = argv[3];

}

CAPIDecryptFile(szSource, szDestination, szPassword);

}

/*szSource为要加密的文件名称,szDestination为加密过的文件名称,szPassword为加密口令*/

void CAPIEncryptFile(PCHAR szSource, PCHAR szDestination, PCHAR szPassword){