Linux加密框架：算法模板与TFM分配详解

"Linux加密框架设计与实现.pdf" 在Linux系统中，加密框架是核心安全功能的一个关键组成部分。它作为一个独立的子系统存在，其重要性可以从其在内核目录下的位置——crypto/可以看出。该框架设计复杂，采用了面向对象编程（OOP）的理念，以及高度的对象抽象和封装。本文主要探讨了在Linux内核版本2.6.31.13中的加密框架设计和实现，特别是通过两个重要的协议AH（Authentication Header）和ESP（Encapsulating Security Payload）的应用。 首先，算法模板是加密框架的基础概念。模板允许动态生成算法，如cbc(des)，这种算法在内核中并不直接存在。而是通过将cbc模式和des算法结合在一起，形成一个动态生成的算法实例。模板使用`crypto_template`结构体来定义，可以与不同的加密算法组合，实现算法的灵活性和复用性。 在具体实现中，当需要使用特定算法时，比如哈希类算法，如AH（用于数据完整性验证），会调用`crypto_alloc_hash()`API来分配一个transform（tfm）。tfm是一个内部结构，用于存储算法的上下文信息，如密钥和其他必要参数。在分配tfm之后，会进行初始化操作，设置所需的环境，如密钥设置。 以MD5为例，它的tfm分配过程是加密框架中的一个重要环节。MD5的tfm分配涉及对`struct crypto_tfm`结构的初始化，这通常包括设置算法标识、分配内存以及初始化相关的数据结构。接着是密钥的设置，通过`crypto_aead_setkey()`函数完成，这个过程可能涉及到密钥的填充、加密和解密操作。 对于更复杂的加密模式，如authenc，它结合了认证和加密功能。在这个模式下，需要注册算法模板，然后分配算法实例。例如，cbc算法模板用于定义块加密部分，而authenc则负责整体的认证和加密流程。在分配tfm之后，还需要孵化(spawn)新的进程或线程来处理具体的加密和解密任务。这涉及到`crypto_lookup_skcipher`和`crypto_aead_setauthsize`等函数的调用，以确定数据的认证大小和密钥设置。 硬件加密支持是另一个关键点，特别是在现代计算环境中，硬件加速器可以显著提高加密性能。在硬件加密支持部分，设备和算法的初始化至关重要，这通常涉及到tfm的硬件初始化和密钥的设置。硬件加密设备可能提供专用的加密单元，通过特定的接口与内核通信，执行加密和解密操作。 Linux加密框架是一个复杂的系统，它不仅提供了算法模板的概念，实现了算法的动态生成和组合，还支持硬件加速，以高效地处理加密和解密任务。通过AH和ESP等协议的实例，我们可以深入理解这一框架的设计原理和工作流程。