Ubuntu Linux 安裝、使用 Crypto++ 加密函式庫教學與範例

介紹如何在 Ubuntu Linux 系統中安裝 Crypto++ 加密函式庫，並編譯使用 Crypto++ 的 C++ 程式碼。

Crypto++（亦稱 CryptoPP、libcrypto++ 或 libcryptopp）是一套開放原始碼的 C++ 密碼學函式庫，除了完整支援常見的演算法之外，Crypto++ 也包含了較冷門、較少被使用的演算法，目前已廣泛被學術界與業界使用。

安裝 Crypto++ 函式庫

套件安裝

若要在 Ubuntu Linux 中安裝 Crypto++ 函式庫，最方便的方式就是使用 apt 安裝 Ubuntu 官方收錄的 Crypto++ 函式庫開發套件：

# 安裝 Crypto++ 函式庫開發套件
sudo apt install libcrypto++-dev

自行編譯安裝

若需要使用最新版的 Crypto++ 函式庫，可以下載最新的 Crypto++ 原始碼，自行編譯後安裝使用。

Crypto++ 最新的原始碼可以從官方網站下載：

# 下載 Crypto++ 原始碼並解壓縮至 cryptopp870 目錄
https://cryptopp.com/cryptopp870.zip
unzip -a cryptopp870.zip -d cryptopp870

或是從 Crypto++ 的 GitHub 套件庫下載：

# 從 GitHub 下載 Crypto++ 原始碼
git clone git://github.com/weidai11/cryptopp.git

進入原始碼目錄，執行 make 編譯：

# 編譯 Crypto++ 
cd cryptopp870
make -j2

這裡 make 的參數 -j2 是指定同時執行 2 個編譯工作平行處理，通常工作數量可以指定為 CPU 的核心數以加速編譯。

編譯完成後，執行基本的 Crypto++ 函式庫 Validation Suite 測試程式：

# 測試 Crypto++ 函式庫
./cryptest.exe v

[略]
Testing NaCl library functions...

passed    crypto_box, crypto_box_beforenm, crypto_box_afternm
passed    crypto_box_open, crypto_box_open_afternm
passed    crypto_box_keypair pairwise consistency
passed    crypto_sign, crypto_sign_open, crypto_sign_keypair
passed    crypto_sign_keypair pairwise consistency

All tests passed!

Seed used was 1670829385      
Test started at Mon Dec 12 15:16:25 2022
Test ended at Mon Dec 12 15:16:30 2022

測試程式的輸出很長，基本上只要看最後是否有出現 All tests passed 的訊息即可。

再執行 Test Vectors 測試：

# 測試 Crypto++ 函式庫
./cryptest.exe tv all

[略]
Testing MessageDigest algorithm Whirlpool.
.........
Testing SymmetricCipher algorithm AES/XTS.
........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Tests complete. Total tests = 17549. Failed tests = 0.

確認輸出中沒有任何錯誤之後，就可以進行安裝了，若要將 Crypto++ 安裝至系統預設的路徑（/usr/local）下，可以執行：

# 將 Crypto++ 安裝至系統預設目錄 /usr/local
sudo make install

如果沒有管理者權限，亦可透過 PREFIX 變數指定安裝路徑，將 Crypto++ 安裝至自行指定的路徑之下：

# 將 Crypto++ 安裝至 ~/cryptopp 目錄
make install PREFIX=~/cryptopp

若要移除自行編譯安裝的 Crypto++ 函式庫，可以使用對應的 make uninstall 指令：

# 將安裝至系統預設目錄 /usr/local 的 Crypto++ 移除
sudo make uinstall

# 將安裝至 ~/cryptopp 目錄的 Crypto++ 移除
make uninstall PREFIX=~/cryptopp

編譯 Crypto++ 程式

以下是一個使用 Crypto++ 函式庫來計算 SHA1 雜湊碼的範例，這裡我們將示範如何使用 g++ 編譯器編譯這個程式：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include "cryptlib.h"
#include "filters.h"
#include "files.h"
#include "sha.h"
#include "hex.h"
int main () {
    using namespace CryptoPP;
    SHA1 hash;
    std::string msg = "Crypto++ is a free C++ library for cryptography.";
    std::string digest;
    HexEncoder encoder(new FileSink(std::cout));

    hash.Update((const byte*)msg.data(), msg.size());
    digest.resize(hash.DigestSize());
    hash.Final((byte*) digest.c_str());

    std::cout << "Message: " << msg << std::endl;
    std::cout << "SHA1 Digest: ";
    StringSource(digest, true, new Redirector(encoder));
    std::cout << std::endl;

    return EXIT_SUCCESS;
}

將這份程式碼儲存至 sha1.cpp 之後，若採用 Ubuntu Linux 官方套件庫的 Crypto++ 函式庫，可以使用以下 g++ 指令進行編譯：

# 編譯 Crypto++ 程式（Ubuntu Linux 官方套件庫 Crypto++ 函式庫）
g++ -I/usr/include/crypto++ -o sha1 sha1.cc -lcryptopp

如果是自行安裝的 Crypto++ 函式庫，可依照自己的安裝路徑，調整引入標頭檔的目錄以及函式庫連結檔的位置，以預設的 /usr/local 安裝路徑來說，編譯指令可以改成這樣：

# 編譯 Crypto++ 程式（自行編譯安裝 Crypto++ 函式庫）
g++ -I/usr/local/include/cryptopp -o sha1 sha1.cc \
    -L/usr/local/lib/libcryptopp.a -lcryptopp

編譯完成後，即可執行這個測試程式：

# 執行測試程式
./sha1

Message: Crypto++ is a free C++ library for cryptography.
SHA1 Digest: 1A7588E2529D53DD5200371F6CF5084754A9B76C

參考資料

• Crypto++ Wiki：GNUmakefile