OpenSSL 中的 EVP_MD 学习笔记（针对1.1.1版本）

本文针对 OpenSSL 1.1.1 版，以下内容大部分来自对 \OpenSSL\html\man3\ 目录下 EVP_MD_ 开头的 html 文件的摘录和翻译。

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EVP_MD_CTX 和 EVP_MD 的定义

在 OpenSSL 1.1.1 源码 \crypto\evp\evp_locl.h 中定义了结构体 evp_md_ctx_st, 如下：

struct evp_md_ctx_st {
const EVP_MD *digest;
ENGINE *engine;
unsigned long flags;
void *md_data;
EVP_PKEY_CTX *pctx;
int (*update) (EVP_MD_CTX *ctx, const void *data, size_t count);
} /* EVP_MD_CTX */ ;

在 OpenSSL 1.1.1 源码 \crypto\include\internal\evp_int.h 中定义了结构体 evp_md_st，如下：

struct evp_md_st {
int type;
int pkey_type;
int md_size;
unsigned long flags;
int (*init) (EVP_MD_CTX *ctx);
int (*update) (EVP_MD_CTX *ctx, const void *data, size_t count);
int (*final) (EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md);
int (*copy) (EVP_MD_CTX *to, const EVP_MD_CTX *from);
int (*cleanup) (EVP_MD_CTX *ctx);
int block_size;
int ctx_size;
int (*md_ctrl) (EVP_MD_CTX *ctx, int cmd, int p1, void *p2);
} /* EVP_MD */ ;

在 \include\openssl\ossl_typ.h 中定义了以下宏：

typedef struct evp_md_st EVP_MD;

typedef struct evp_md_ctx_st EVP_MD_CTX;

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和计算摘要有关的部分函数

EVP_MD_CTX *EVP_MD_CTX_new(void);
动态分配一个摘要上下文（digest context）所需的内存空间，并返回指向这个摘要上下文的指针。

void EVP_MD_CTX_free(EVP_MD_CTX *ctx);
清理参数 ctx 指向的摘要上下文内存空间，然后释放这一段内存。

int EVP_MD_CTX_reset(EVP_MD_CTX *ctx);
重置参数 ctx 指向的摘要上下文，用户可以使用本函数来重用一个已经创建的摘要上下文，而不是再创建一个新的摘要上下文。

int EVP_DigestInit_ex(EVP_MD_CTX *ctx, const EVP_MD *type, ENGINE *impl);
使用摘要类型参数 type、引擎参数 impl 初始化摘要上下文参数 ctx 。参数 type 的值可以是以下函数的返回值：EVP_sha256( ), EVP_sha384( )，EVP_sha512( )，EVP_sm3( )等。当参数 impl 的值为 NULL 时，使用默认的引擎计算摘要值。

int EVP_DigestInit(EVP_MD_CTX *ctx, const EVP_MD *type);
与 EVP_DigestInit_ex( ) 类似，但总是使用默认的引擎计算摘要值。

int EVP_DigestUpdate(EVP_MD_CTX *ctx, const void *d, size_t cnt);
针对参数 d 指向的输入缓冲区中长度为 cnt 字节的数据计算摘要值。当原始数据长度较长、难以被一次性的读入内存缓冲区时，可以将数据分批读入缓冲区，反复调用该函数来计算摘要值，在这种情况下，每次调用该函数时参数 ctx 的值必须相同。

int EVP_DigestFinal_ex(EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md, unsigned int *s);
从参数 ctx 中获取摘要值，放入参数 md 指向的缓冲区。如果参数 s 的值不是空指针，将摘要的长度赋值给指针 s 指向的整型变量。对于标准的摘要算法，其杂凑值长度是固定的，用户能够提前知道摘要值长度，不需要通过调用 EVP_DigestFinal_ex( ) 获取杂凑值长度，此时可以将变量 s 的值直接赋为 NULL，但是一定要保证用来存放摘要值的缓冲区长度足够容纳。调用 EVP_DigestFinal_ex( ) 函数将终结摘要计算过程，在此之后不能再调用 EVP_DigestUpdate( ) 函数。
EVP_DigestFinal_ex( ) 函数的实现在 \crypto\evp\digest.c 中，内部包含以下语句：
if (size != NULL)
*size = ctx->digest->md_size;

int EVP_DigestFinal(EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md, unsigned int *s);
与 EVP_DigestFinal_ex( ) 类似，并且该函数会重置 ctx 指向的摘要上下文。
该函数的实现在 \crypto\evp\digest.c 中，如下：

int EVP_DigestFinal(EVP_MD_CTX *ctx, unsigned char *md, unsigned int *size)
{
int ret;
ret = EVP_DigestFinal_ex(ctx, md, size);
EVP_MD_CTX_reset(ctx);
return ret;
}

int EVP_MD_type(const EVP_MD *md);
当输入参数是一个 EVP_MD 结构体时，返回该摘要算法对象识别符对应的 NID。例如：EVP_MD_type(EVP_sha1()) 的返回值是 NID_sha1 。
如果根据输入的 EVP_MD 找不到对应的摘要算法，将返回 NID_undef 。

注意：
NID_sha1, NID_undef 都是在 \include\openssl\obj_mac.h 中定义的宏，常见的一些 NID 定义如下：

#define NID_undef 0
#define NID_sha1 64
#define NID_sha256 672
#define NID_sha256WithRSAEncryption 668
#define NID_sm3 1143

const EVP_MD *EVP_get_digestbynid(int type);
当输入值是一个摘要 NID 时，例如 NID_sha1，返回一个 EVP_MD 结构体。如果根据摘要 NID 找不到对应的摘要算法，将返回 NULL。

注意：
从 OpenSSL 1.1.0 版开始，以前版本中的 EVP_MD_CTX_create( ) 被重命名为 EVP_MD_CTX_new，EVP_MD_CTX_init( ) 被重命名为 EVP_MD_CTX_reset( )，EVP_MD_CTX_destroy( ) 被重命名为 EVP_MD_CTX_free( )。
在 OpenSSL 1.1.1 版的 \include\openssl\evp.h 文件中，可以看到以下宏定义：

# define EVP_MD_CTX_create() EVP_MD_CTX_new()
# define EVP_MD_CTX_init(ctx) EVP_MD_CTX_reset((ctx))
# define EVP_MD_CTX_destroy(ctx) EVP_MD_CTX_free((ctx))

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