LinuxKernel中非对称密码算法的实现

原创 Linux阅码场 2022-05-26 08:00

Ftrace公开课火热报名中:Ftrace公开课:站在设计者的角度来理解ftrace(限50人)。课程第一期报名已截止且已开课,第二期报名请咨询客服(小月微信:linuxer2016)。



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_keyrsa_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_encrsa_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()\n", __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 < 0) return ret;
tfm = crypto_alloc_akcipher(alg_name, 0, 0); if (IS_ERR(tfm)) return PTR_ERR(tfm);
ret = -ENOMEM; req = akcipher_request_alloc(tfm, GFP_KERNEL); if (!req) goto error_free_tfm;
key = kmalloc(pkey->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("<==%s() = %d\n", __func__, ret); if (WARN_ON_ONCE(ret > 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


往期精华文章:【精华】Linux阅码场原创精华文章汇总




阅码场付费会员专业交流群

会员招募:各专业群会员费为88元/季度,权益包含群内提问,线下活动8折,全年不定期群技术分享(普通用户直播免费,分享后每次点播价为19元/次),有意加入请私信客服小月(小月微信号:linuxer2016)


专业群介绍:

彭伟林-阅码场内核性能与稳定性
本群定位内核性能与稳定性技术交流,覆盖云/网/车/机/芯领域资深内核专家,由阅码场资深讲师彭伟林主持。


甄建勇-性能优化与体系结构

本群定位Perf、cache和CPU架构技术交流,覆盖云/网/车/机/芯领域资深用户,由阅码场资深讲师甄建勇主持。


李春良-Xenomai与实时优化

本群定位Xenomai与实时优化技术交流,覆盖云/网/车/机/芯领域资深用户,由阅码场资深讲师李春良和彭伟林共同主持。


周贺贺-Tee和ARM架构

本群定位Tee和ARM架构技术交流,覆盖云/网/车/机/芯领域资深用户,由阅码场资深讲师周贺贺主持。


谢欢-Linux tracers

本群定位Linux tracers技术交流,覆盖云/网/车/机/芯领域资深用户,由阅码场资深讲师谢欢主持。


Linux阅码场 专业的Linux技术社区和Linux操作系统学习平台,内容涉及Linux内核,Linux内存管理,Linux进程管理,Linux文件系统和IO,Linux性能调优,Linux设备驱动以及Linux虚拟化和云计算等各方各面.
评论
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 140浏览
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 135浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 174浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 191浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池,大多数是锂聚合物电池,相较其他电池,锂聚合物电池具有较高的能量密度,较长寿命,同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等,前五大厂商占有全球
    GIRtina 2025-01-07 11:02 95浏览
  • 大模型的赋能是指利用大型机器学习模型(如深度学习模型)来增强或改进各种应用和服务。这种技术在许多领域都显示出了巨大的潜力,包括但不限于以下几个方面: 1. 企业服务:大模型可以用于构建智能客服系统、知识库问答系统等,提升企业的服务质量和运营效率。 2. 教育服务:在教育领域,大模型被应用于个性化学习、智能辅导、作业批改等,帮助教师减轻工作负担,提高教学质量。 3. 工业智能化:大模型有助于解决工业领域的复杂性和不确定性问题,尽管在认知能力方面尚未完全具备专家级的复杂决策能力。 4. 消费
    丙丁先生 2025-01-07 09:25 96浏览
  • 本文介绍编译Android13 ROOT权限固件的方法,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。关闭selinux修改此文件("+"号为修改内容)device/rockchip/common/BoardConfig.mkBOARD_BOOT_HEADER_VERSION ?= 2BOARD_MKBOOTIMG_ARGS :=BOARD_PREBUILT_DTB
    Industio_触觉智能 2025-01-08 00:06 47浏览
  • 本文介绍Linux系统更换开机logo方法教程,通用RK3566、RK3568、RK3588、RK3576等开发板,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。制作图片开机logo图片制作注意事项(1)图片必须为bmp格式;(2)图片大小不能大于4MB;(3)BMP位深最大是32,建议设置为8;(4)图片名称为logo.bmp和logo_kernel.bmp;开机
    Industio_触觉智能 2025-01-06 10:43 87浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 112浏览
  • By Toradex 秦海1). 简介嵌入式平台设备基于Yocto Linux 在开发后期量产前期,为了安全以及提高启动速度等考虑,希望将 ARM 处理器平台的 Debug Console 输出关闭,本文就基于 NXP i.MX8MP ARM 处理器平台来演示相关流程。 本文所示例的平台来自于 Toradex Verdin i.MX8MP 嵌入式平台。  2. 准备a). Verdin i.MX8MP ARM核心版配合Dahlia载板并
    hai.qin_651820742 2025-01-07 14:52 64浏览
  • 村田是目前全球量产硅电容的领先企业,其在2016年收购了法国IPDiA头部硅电容器公司,并于2023年6月宣布投资约100亿日元将硅电容产能提升两倍。以下内容主要来自村田官网信息整理,村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发,并使用3D结构来大幅增加电极表面,因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础(单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体/ 金属) 村田硅电容采用先进3D拓扑结构在100um内,使开发的有效静电容量面积相当于80个
    知白 2025-01-07 15:02 102浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦