如何在linux内核2.6中使用CryptoAPI

Question

我已经寻找了一段时间，但还没有找到足够的文档/示例来说明如何使用 linux 附带的 CryptoAPI 创建系统调用/在内核空间中。

如果有人知道好的来源请告诉我，我想知道如何仅在内核空间内执行 SHA1 / MD5 和 Blowfish / AES。

Answer 1

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/crypto.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/scatterlist.h>

#define SHA1_LENGTH     20

static int __init sha1_init(void)
{
    struct scatterlist sg;
    struct crypto_hash *tfm;
    struct hash_desc desc;
    unsigned char output[SHA1_LENGTH];
    unsigned char buf[10];
    int i;

    printk(KERN_INFO "sha1: %s\n", __FUNCTION__);

    memset(buf, 'A', 10);
    memset(output, 0x00, SHA1_LENGTH);

    tfm = crypto_alloc_hash("sha1", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);

    desc.tfm = tfm;
    desc.flags = 0;

    sg_init_one(&sg, buf, 10);
    crypto_hash_init(&desc);

    crypto_hash_update(&desc, &sg, 10);
    crypto_hash_final(&desc, output);

    for (i = 0; i < 20; i++) {
        printk(KERN_ERR "%d-%d\n", output[i], i);
    }

    crypto_free_hash(tfm);

    return 0;
}
    
static void __exit sha1_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "sha1: %s\n", __FUNCTION__);
}
    
module_init(sha1_init);
module_exit(sha1_exit);
MODULE_LICENSE("Dual MIT/GPL");
MODULE_AUTHOR("Me");

Answer 2

内核中有几个地方使用了加密模块：eCryptfs 文件系统 (linux/fs/ecryptfs/) 和 802.11 无线堆栈 (linux/drivers/staging/rtl8187se/ieee80211/)。这两者都使用 AES，但您也许可以将您发现的内容推断为 MD5。

Answer 3

另一个很好的例子来自 security/seclvl.c 中的 2.6.18 内核源代码

注意：如果需要，您可以更改 CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP

static int
plaintext_to_sha1(unsigned char *hash, const char *plaintext, unsigned int len)
{
  struct crypto_tfm *tfm;
  struct scatterlist sg;
  if (len > PAGE_SIZE) {
    seclvl_printk(0, KERN_ERR, "Plaintext password too large (%d "
            "characters).  Largest possible is %lu "
            "bytes.\n", len, PAGE_SIZE);
    return -EINVAL;
  }
  tfm = crypto_alloc_tfm("sha1", CRYPTO_TFM_REQ_MAY_SLEEP);
  if (tfm == NULL) {
    seclvl_printk(0, KERN_ERR,
            "Failed to load transform for SHA1\n");
    return -EINVAL;
  }
  sg_init_one(&sg, (u8 *)plaintext, len);
  crypto_digest_init(tfm);
  crypto_digest_update(tfm, &sg, 1);
  crypto_digest_final(tfm, hash);
  crypto_free_tfm(tfm);
  return 0;
}

Answer 4

Cryptodev-linux

https://github.com/cryptodev-linux/cryptodev-linux

它是一个内核模块，通过

/dev/crypto

向用户空间公开内核加密 API。

SHA计算示例：https://github.com/cryptodev-linux/cryptodev-linux/blob/da730106c2558c8e0c8e1b1b1812d32ef9574ab7/examples/sha.c

正如其他人提到的，内核似乎没有向用户空间本身公开加密 API，这是一种耻辱，因为内核已经可以在内部使用本机硬件加速的加密函数。

cryptodev 支持的加密操作：https://github.com/nmav/cryptodev-linux/blob/383922cabeea7dca354415e8c590f8e932f4d7a8/crypto/cryptodev.h

Linux x86 支持的加密操作：https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/x86/crypto?id=refs/tags/v4.0

Answer 5

最好的起点是内核源代码中的 Documentation/crytpo。 dm-crypt 是可能使用内核加密 API 的众多组件之一，您可以参考它来了解用法。

Answer 6

如何仅在内核空间内执行 SHA1 / MD5 和 Blowfish / AES。

使用二元素分散列表对数据进行哈希处理的示例：

struct crypto_hash *tfm = crypto_alloc_hash("sha1", 0, CRYPTO_ALG_ASYNC);
如果（tfm == NULL）
    失败;
char *output_buf = kmalloc(crypto_hash_digestsize(tfm), GFP_KERNEL);
如果（输出缓冲区== NULL）
    失败;
结构分散列表 sg[2];
struct hash_desc desc = {.tfm = tfm};
ret = crypto_hash_init(&desc);
如果（ret！= 0）
    失败;
sg_init_table(sg, ARRAY_SIZE(sg));
sg_set_buf(&sg[0], "你好", 5);
sg_set_buf(&sg[1], "世界", 6);
ret = crypto_hash_digest(&desc, sg, 11, output_buf);
如果（ret！= 0）
    失败；

Answer 7

一个重要说明：

切勿将

crypto_alloc_hash

函数的返回值与 NULL 进行比较来检测失败。

步骤：

始终使用

IS_ERR

功能来实现此目的。与

NULL

相比不会捕获错误，因此稍后会出现分段错误。

如果 IS_ERR 返回失败，则可能缺少编译到内核映像（或作为模块）的加密算法。确保您选择了适当的加密算法。形成

make menuconfig

。