之前写过一篇关于MD5摘要算法的文章，很多老铁说能否出一篇关于加密的文章吗？
《C语言实现MD5，竟如此简单！》
一口君的字典里没有"不行"这两个字！必须安排！
关于加密的一些基本概念，大家可以参考下面这一篇文章：
《公钥密码学简介》
本文，一口君带着大家自己实现一个简单但也很实用的加密方法，
让大家了解实际项目开发中数据加密的流程。
关于加密的算法很多，实际实现过程千差万别，
下图是一个常见的网络通信加密的应用场景。
密码机的一些说明：
下面以客户端如果要发送一段加密的密文给服务器，C/S需要交互的流程。
因为服务器和客户端此时都使用了相同的keygen，和同步码，所以双方申请的密钥序列一定是一样的。
下面是一口君实现的加密算法的一些函数原型以及功能说明，这些函数基本实现了第一节的功能。
int request_key(int sync,int key_num,char key[])
功能：
向密码机申请一定数量的用于加密数据的密钥，如果不设置新的keygen，那么生成的密码会顺序产生下去，每次申请密钥都会记录上次生成的密钥的偏移，下次在申请的时候，都会从上一位置继续分配密钥
参数：
sync：同步码，密码机依据此同步产生随机序列的密钥
key_num：申请的密钥个数
key：申请的密钥存储的缓存
返回值:
实际返回密钥个数
void set_keygen(int key)
功能：
向密码机设置keygen，设置后会影响产生的随机密钥序列
参数：
key：密钥
返回值:
无
int born_seed(int sync,int key)
功能：
根据同步码和keygen生成随机密钥种子
参数：
sync：同步码
key：密钥
返回值:
种子
void reset_keygen()
功能：
重置keygen，会影响生成的随机数序列
最终文件如下：
key.c key.h main.c
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
unsigned int len;
int j, r, key_num;
unsigned int sync = 0;
unsigned char key[MAX_KEY_REQUEST];
key_num = 10;
printf("\n--------------采用默认keygen 同步码=0 产生密文----------------\n");
reset_keygen();
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥0-9:",key,len);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥10-19:",key,len);
printf("\n--------------采用keygen=1234 同步码=0 产生密文----------------\n");
set_keygen(1234);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥0-9:",key,len);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥10-19:",key,len);
}
执行结果：
--------------采用默认keygen 同步码=0 产生密文----------------
密钥0-9: ----[10]
a5 52 c8 14 5d f7 46 5b 89 42
密钥10-19: ----[10]
38 69 6f a6 08 d2 69 39 cd 29
--------------采用keygen=1234 同步码=0 产生密文----------------
密钥0-9: ----[10]
0e 83 0b 73 ec f5 4b 4a 74 35
密钥10-19: ----[10]
e7 f1 06 41 c8 6b aa df 0c 3d
可以看到采用不同的keygen产生的随机序列是不一样的。
如果设置不同的同步码，仍然序列还会不一样。
char data0[10]={
0x1,0x2,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9,0x10,
};
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
unsigned int len;
int j, r, key_num;
unsigned int sync = 0;
unsigned char key[MAX_KEY_REQUEST];
char buf[120]={0};
key_num = 10;
printf("\n--------------采用默认keygen开始加密----------------\n");
reset_keygen();
print_array("\n明文:",data0,key_num);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥:",key,len);
for(i=0;i<len;i++)
{
buf[i] = data0[i]^key[i];
}
print_array("\n密文:",buf,len);
printf("\n--------------------开始解密--------------------\n");
reset_keygen();
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
for(i=0;i<len;i++)
{
buf[i] = buf[i]^key[i];
}
print_array("\n明文:",buf,len);
}
测试结果
--------------采用默认keygen开始加密----------------
明文: ----[10]
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
密钥: ----[10]
a5 52 c8 14 5d f7 46 5b 89 42
密文: ----[10]
a4 50 cb 10 58 f1 41 53 80 52
--------------------开始解密--------------------
明文: ----[10]
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
unsigned int len;
int j, r, key_num;
unsigned int sync = 0;
unsigned char key[MAX_KEY_REQUEST];
char buf[120]={0};
unsigned int mykeygen;
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "Usage: %s <seed> <key num> <keygen>\n", argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
}
sync = atoi(argv[1]);
key_num = atoi(argv[2]);
mykeygen = atoi(argv[3]);
printf("\n--------------采用自定义的keygen、同步码开始加密----------------\n");
set_keygen(mykeygen);
print_array("\n明文:",data0,key_num);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
print_array("密钥:",key,len);
for(i=0;i<len;i++)
{
buf[i] = data0[i]^key[i];
}
print_array("\n密文:",buf,len);
printf("\n--------------------开始解密--------------------\n");
set_keygen(mykeygen);
memset(key,0,sizeof(key));
len = request_key(sync,key_num,key);
for(i=0;i<len;i++)
{
buf[i] = buf[i]^key[i];
}
print_array("\n明文:",buf,len);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
执行结果如下：
--------------采用自定义的keygen、同步码开始加密----------------
明文: ----[10]
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
密钥: ----[10]
53 00 29 cd 27 eb cc 80 1a d7
密文: ----[10]
52 02 2a c9 22 ed cb 88 13 c7
--------------------开始解密--------------------
明文: ----[10]
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
可见我们的确实现了数据的加密和解密。
假定我们使用上述实例代码，把对应的功能移植到C/S两端，
那么一次完整的数据加密以及数据的传输参考流程如下：
记住一点，只要双方设置相同的keygen和同步码，那么密码机吐出来的密钥就是相同序列，
客户端发送每发送一个报文，就把自己的明文同步码一起发送给服务器，
服务器根据提前发送给客户端的keygen和同步码就可以实现解密操作，
虽然你可以看到明文的同步码，
但是还需要破解密码机算法、服务器下发的keygen密文。
实现加密算法的主要问题是如何产生随机序列作为密钥。
本例是借用库函数rand()
原型如下：
#include <stdlib.h>
int rand(void);
函数rand() 虽然可以产生随机序列，但是每次产生的序列其实顺序是一样的。
#include <stdio.h>
main()
{
int i = 0;
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("%d ",rand());
}
putchar('\n');
}
运行结果如下：
peng@peng-virtual-machine:/mnt/hgfs/peng/rand/code$ ./a.out
1804289383 846930886 1681692777 1714636915 1957747793 424238335 719885386 1649760492 596516649 1189641421
peng@peng-virtual-machine:/mnt/hgfs/peng/rand/code$ ./a.out
1804289383 846930886 1681692777 1714636915 1957747793 424238335 719885386 1649760492 596516649 1189641421
要想每次都产生不一样的随机序列应该怎么办呢？
需要借助srand()函数
void srand(unsigned int seed);
只需要通过该函数设置一个种子，那么产生的序列，就会完全不一样，
通常我们用time()返回值作为种子，
在此我们随便写入几个数据，来测试下该函数
#include <stdio.h>
main()
{
int i = 0;
srand(111);
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("%d ",rand());
}
putchar('\n');
srand(1111);
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("%d ",rand());
}
putchar('\n');
}
执行结果如下：
peng@peng-virtual-machine:/mnt/hgfs/peng/rand/code$ ./a.out
1629905861 708017477 1225010071 14444113 324837614 2112273117 1166384513 1539134273 1883039818 779189906
1383711924 882432674 1555165704 1334863495 1474679554 676796645 154721979 534868285 1892754119 100411878
可见输入不同的种子就会产生不同的序列。
函数原型如下：
本例原理比较简单，没有考虑太复杂的应用（比如多路密钥的管理）和数据安全性，
只阐述加解密的流程，仅作为学习理解加解密流程用，此种加密算法属于对称加密，相对比较简单，还是比较容易破解。
目前市场上都是由专业的公司和团队实现加解密功能。
一口君之前曾写过聊天室的一个小项目，
《从0实现基于Linux socket聊天室》
后面一口君会基于该加密机制，将聊天室所有客户端与服务器所有交互数据进行加密处理，请大家持续关注：一口Linux。
本文完整代码下载地址：
链接：https://pan.baidu.com/s/1VvGNlNGEUWWZHQZ1_gYU7A 提取码：o9se
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