基于國產加密算法OpenVPN的研究與實現

OpenVPN是基于OpenSSL開發的VPN軟件，在政府、企業中被廣泛使用。其通過調用SSL庫完成數據加密、會話建立等功能，繼承了OpenSSL的眾多機制。在OpenSSL中，EVP封裝給密碼算法提供了一種通用統一的API，而引擎機制可快捷的加載自定義算法。因此，通過使用這兩種機制，能夠實現對自定義算法的加載調用，這為在OpenVPN中替換國產加密算法提供了可能性。本文通過介紹國產橢圓曲線公鑰密碼算法SM2、雜湊算法SM3以及分組密碼SM4算法；研究OpenSSL加密庫中的EVP、引擎機制，完成用自定義算法替換SSL庫中的密碼算法；調用動態庫來加載SM2、SM3、SM4算法，并將算法應用到OpenVPN的數據加密中。這不僅加快OpenVPN在我國政府部門的普及，同時對信息產品支持國產密碼算法的開發和應用具有指導意義。

 

論文結構安排

本文共分為五章，具體內容安排如下:

第一章是緒論。本章主要介紹課題選題背景、研究內容和論文結構安排。

第二章是國密算法基礎。本章介紹了國產密碼算法，重點介紹了SM2、SM3、SM4算法的特點以及其與國際流行密碼的比對，同時還詳細研究了分組密碼的加密模式。

第三章是VPN基礎。介紹了常用VPN的分類SSL和IPSec VPN，同時還對OpenVPN的原理、概述做了詳細的研究。

第四章是OpenSSL函數庫。介紹了EVP、引擎機制的特點以及工作原理。

第五章是SM動態庫。介紹了動態庫sm是如何生成，以及對庫sm進行功能測試。并將該庫應用在OpenVPN中。

 

用國產密碼來逐步替換洋密碼，既響應國家提出的密碼國有化思想，同時也是信息化時代發展的迫切需要。國產加密算法在理論上具有很高的安全性，并且從使用效果來看，其加密效率也很出色，因此完全可以和國際流行算法相媲美。同時，應該相應一點，采用國產算法加密就意味著更安全。本畢設用到的國密算法主要是SM2、SM3、SM4算法。

本畢設最為核心的內容莫過于sm.c代碼的生成，通過對OpenSSL提供的兩大重要機制—EVP機制和引擎機制的研究，本人以一種極為簡單的方式實現了在OpenSSL中使用國產密碼算法，相較于將國密算法注冊至SSL加密庫中來實現國密算法增添的方法而言，通過引擎的方式更為高效，且不需要再編譯OpenSSL庫。

EVP機制不僅可以將SSL庫中的所有密碼算法進行封裝，也可以封裝自定義密碼算法，并提供一個幾乎通用的API接口，使得應用開發者可以以更為透明的方式的調用庫中的密碼算法，極大的提高了開發效率。