介紹如何在 C 語言中使用 OpenSSL 函式庫實作各種 PBKDF2 密鑰延伸演算法。
PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function）是一種密鑰延伸（key stretching）演算法，透過反覆的大量運算，降低密鑰產生的速度，讓暴力破解的難度變高。實務上 PBKDF2 會搭配 SHA1、SHA256、SHA512 等雜湊演算法，以下是以 OpenSSL 函式庫實作的 C 語言範例。
PBKDF2-HMAC-SHA1
OpenSSL 的 PKCS5_PBKDF2_HMAC_SHA1() 可以用來計算 PBKDF2-HMAC-SHA1，以下是使用範例：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/evp.h> int main() { const char password[] = "password"; // 文字密碼 unsigned char salt[] = {'s','a','l','t'}; // Salt const int KEY_LEN = 20; // 輸出密鑰長度 unsigned char key[KEY_LEN]; // 輸出的密鑰 int iter = 2; // 迭代次數 // 以 OpenSSL 計算 PBKDF2-HMAC-SHA1 PKCS5_PBKDF2_HMAC_SHA1( password, // 文字密碼（輸入） strlen(password), // 文字密碼長度（輸入） salt, // Salt（輸入） sizeof(salt), // Salt 長度（輸入） iter, // 迭代次數 KEY_LEN, // 密鑰長度（輸出） key); // 密鑰（輸出） // 輸出 PBKDF2-HMAC-SHA1 計算結果 BIO_dump_fp(stdout, key, KEY_LEN); return EXIT_SUCCESS; }
將其儲存為 pbkdf2_hmac_sha1.c 之後，使用以下指令進行編譯：
# 編譯 OpenSSL 程式 gcc -o pbkdf2_hmac_sha1 pbkdf2_hmac_sha1.c -lcrypto # 執行程式 ./pbkdf2_hmac_sha1
0000 - ea 6c 01 4d c7 2d 6f 8c-cd 1e d9 2a ce 1d 41 f0 .l.M.-o....*..A. 0010 - d8 de 89 57 ...W
我們可以參考 RFC6070，跟文件中的範例對照，確認自己程式的正確性，以下是 RFC6070 中對應的範例：
Input:
P = "password" (8 octets)
S = "salt" (4 octets)
c = 2
dkLen = 20
Output:
DK = ea 6c 01 4d c7 2d 6f 8c
cd 1e d9 2a ce 1d 41 f0
d8 de 89 57 (20 octets)
PBKDF2-HMAC-SHA256
若要採用 SHA1 以外的雜揍演算法，可以使用 OpenSSL 的 PKCS5_PBKDF2_HMAC() 函數，並自行指定要採用的雜湊方式，以下是採用 SHA-256 的範例：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <openssl/evp.h> int main() { const char password[] = "password"; // 文字密碼 unsigned char salt[] = {'s','a','l','t'}; // Salt const int KEY_LEN = 20; // 輸出密鑰長度 unsigned char key[KEY_LEN]; // 輸出的密鑰 int iter = 2; // 迭代次數 // 以 OpenSSL 計算 PBKDF2-HMAC-SHA256 PKCS5_PBKDF2_HMAC( password, // 文字密碼（輸入） strlen(password), // 文字密碼長度（輸入） salt, // Salt（輸入） sizeof(salt), // Salt 長度（輸入） iter, // 迭代次數 EVP_sha256(), // 採用 SHA-256 雜湊 KEY_LEN, // 密鑰長度（輸出） key); // 密鑰（輸出） // 輸出 PBKDF2-HMAC-SHA256 計算結果 BIO_dump_fp(stdout, key, KEY_LEN); return EXIT_SUCCESS; }
將其儲存為 pbkdf2_hmac_sha256.c 之後，使用以下指令進行編譯：
# 編譯 OpenSSL 程式 gcc -o pbkdf2_hmac_sha256 pbkdf2_hmac_sha256.c -lcrypto # 執行程式 ./pbkdf2_hmac_sha256
0000 - ae 4d 0c 95 af 6b 46 d3-2d 0a df f9 28 f0 6d d0 .M...kF.-...(.m. 0010 - 2a 30 3f 8e *0?.
在 PKCS5_PBKDF2_HMAC() 函數呼叫時，可以自由搭配各種雜湊演算法，常見的雜湊方式有 EVP_md5()、EVP_sha1()、EVP_sha224()、EVP_sha256()、EVP_sha384()、EVP_sha512() 等。
以 Python 驗證
我們也可以使用 Python 的程式來驗證 PBKDF2 的計算結果，以下是使用 PyCryptodome 模組來計算 PBKDF2 的程式：
from Crypto.Protocol.KDF import PBKDF2 from Crypto.Hash import SHA1, SHA256 # 文字密碼與 Salt password = b'password' salt = b'salt' # 計算 PBKDF2-HMAC-SHA1 key1 = PBKDF2(password, salt, 20, count=2, hmac_hash_module=SHA1) print("PBKDF2-HMAC-SHA1: {}".format(key1.hex()))
PBKDF2-HMAC-SHA1: ea6c014dc72d6f8ccd1ed92ace1d41f0d8de8957
# 計算 PBKDF2-HMAC-SHA256 key256 = PBKDF2(password, salt, 20, count=2, hmac_hash_module=SHA256) print("PBKDF2-HMAC-SHA256: {}".format(key256.hex()))
PBKDF2-HMAC-SHA256: ae4d0c95af6b46d32d0adff928f06dd02a303f8e
另外 Python 的 Cryptography 模組也可以用來驗證 PBKDF2 的計算結果，使用方式大同小異。