Linux加密框架:算法模板与TFM分配详解
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更新于2024-08-11
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"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。
2021-10-10 上传
2021-07-07 上传
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杜浩明
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