20.1 OpenSSL 字符BASE64压缩算法

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发布于 2023-10-29 14:10:13

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发布于 2023-10-29 14:10:13

OpenSSL 是一种开源的加密库，提供了一组用于加密和解密数据、验证数字证书以及实现各种安全协议的函数和工具。它可以用于创建和管理公钥和私钥、数字证书和其他安全凭据，还支持SSL/TLS、SSH、S/MIME、PKCS等常见的加密协议和标准。

OpenSSL 的功能非常强大，可以用于构建安全的网络通信、加密文件和数据传输，还可以用于创建和验证数字签名、生成随机数等安全应用。它被广泛用于Web服务器、操作系统、网络应用程序和其他需要安全保护的系统中。

官方地址: https://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html

如上所示的链接则是该库的官方网站，读者可自行下载对应版本的OpenSSL库，并运行安装程序，该库默认会被安装在根目录下，通过点击下一步即可很容易的完成安装配置。

该库安装成功后我们可以打开OpenSSL-Win32根目录，在目录中bin目录是可执行文件，OpenSSL的运行需要依赖于这些动态链接库，在使用时需要自行将本目录配置到环境变量内，其次include头文件lib静态库文件，在使用时读者需要自行配置到开发项目中，如下图所示；

OpenSSL库其本身就是一种加密与解密算法库，运用该库我们可以实现各类数据的加解密功能，首先我们以简单的Base64算法为例对该库进行使用。

Base64算法是一种用于将二进制数据编码为ASCII字符的算法。该算法将三个字节的二进制数据转换成四个字符的ASCII字符串，使得数据在传输时能够避免出现非法字符、特殊字符等问题，同时也可以将二进制数据转换为文本形式，方便在文本协议中传输，但读者需要注意Base64编码虽然可以作为一种简单的加密方式，但是它并不是一种真正的加密算法，因为它只是将数据转换为另一种形式，而没有对数据进行加密处理。

在OpenSSL中，使用Base64加密可以调用BIO_f_base64函数实现，该函数是一种BIO过滤器，用于将数据进行Base64编码和解码，如下代码中笔者分别封装实现了这两种加解密方法，其中base64Encode接收一个字符串并将该字符串压缩为编码字符串保存，与之相反base64Decode则用于将压缩后的字符串恢复。

#include <openssl/err.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/crypto.h>

#pragma comment(lib,"libssl.lib")
#pragma comment(lib,"libcrypto.lib")

// base64 编码
char* base64Encode(const char* buffer, int length, bool newLine)
{
    BIO* bmem = NULL;
    BIO* b64 = NULL;
    BUF_MEM* bptr;

    b64 = BIO_new(BIO_f_base64());
    if (!newLine)
    {
        BIO_set_flags(b64, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
    }
    bmem = BIO_new(BIO_s_mem());
    b64 = BIO_push(b64, bmem);
    BIO_write(b64, buffer, length);
    BIO_flush(b64);
    BIO_get_mem_ptr(b64, &bptr);
    BIO_set_close(b64, BIO_NOCLOSE);

    char* buff = (char*)malloc(bptr->length + 1);
    memcpy(buff, bptr->data, bptr->length);
    buff[bptr->length] = 0;
    BIO_free_all(b64);
    return buff;
}

// base64 解码
char* base64Decode(char* input, int length, bool newLine)
{
    BIO* b64 = NULL;
    BIO* bmem = NULL;
    char* buffer = (char*)malloc(length);
    memset(buffer, 0, length);
    b64 = BIO_new(BIO_f_base64());
    if (!newLine)
    {
        BIO_set_flags(b64, BIO_FLAGS_BASE64_NO_NL);
    }
    bmem = BIO_new_mem_buf(input, length);
    bmem = BIO_push(b64, bmem);
    BIO_read(bmem, buffer, length);
    BIO_free_all(bmem);

    return buffer;
}

上述代码的使用也非常简单，如下所示我们通过传入一个input字符串，并将该字符串压缩后输出，接着再把该字符串解密后输出。

int main(int argc, char* argv[])
{
  // flag == false 将编码数据压缩为一行,否则原格式输出
  bool flag = false;
  std::string input = "Hello lyshark!";

  // 输出编码内容
  char* encode = base64Encode(input.c_str(), input.length(), flag);
  std::cout << "Base64 编码后: " << encode << std::endl;

  // 输出解码内容
  char* decode = base64Decode(encode, strlen(encode), flag);
  std::cout << "Base64 解码后: " << decode << std::endl;
  
  system("pause");
  return 0;
}

运行上述代码，读者可看到如下图所示的输出效果；