C++ 实战笔记：OpenSSL3.5.2 实现 SM2 数据加密（附完整源码 + 注释）

代码如下：

cpp 复制代码

#include <openssl/evp.h>
#include <openssl/pem.h>
#include <openssl/err.h>
#include <iostream>
#include <string>

void handleErrors() {
    ERR_print_errors_fp(stderr);
    abort();
}

// 生成SM2密钥对并保存到文件
void generate_sm2_keypair(const char* pub_key_file, const char* priv_key_file) {
    EVP_PKEY_CTX* ctx = EVP_PKEY_CTX_new_id(EVP_PKEY_EC, NULL);
    if (!ctx) handleErrors();

    if (EVP_PKEY_keygen_init(ctx) <= 0) handleErrors();
    if (EVP_PKEY_CTX_set_ec_paramgen_curve_nid(ctx, NID_sm2) <= 0) handleErrors();

    EVP_PKEY* pkey = NULL;
    if (EVP_PKEY_keygen(ctx, &pkey) <= 0) handleErrors();

    // 保存公钥
    BIO* pub_bio = BIO_new_file(pub_key_file, "w");
    if (!pub_bio) handleErrors();
    if (!PEM_write_bio_PUBKEY(pub_bio, pkey)) handleErrors();

    // 保存私钥
    BIO* priv_bio = BIO_new_file(priv_key_file, "w");
    if (!priv_bio) handleErrors();
    if (!PEM_write_bio_PrivateKey(priv_bio, pkey, NULL, NULL, 0, NULL, NULL)) handleErrors();

    BIO_free(pub_bio);
    BIO_free(priv_bio);
    EVP_PKEY_free(pkey);
    EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
}

// SM2加密
std::string sm2_encrypt(EVP_PKEY* pub_key, const std::string& plaintext) {
    EVP_PKEY_CTX* ctx = EVP_PKEY_CTX_new(pub_key, NULL);
    if (!ctx) handleErrors();

    if (EVP_PKEY_encrypt_init(ctx) <= 0) handleErrors();

    size_t ciphertext_len;
    if (EVP_PKEY_encrypt(ctx, NULL, &ciphertext_len,
                        (const unsigned char*)plaintext.c_str(), plaintext.size()) <= 0) {
        handleErrors();
    }

    unsigned char* ciphertext = (unsigned char*)OPENSSL_malloc(ciphertext_len);
    if (!ciphertext) handleErrors();

    if (EVP_PKEY_encrypt(ctx, ciphertext, &ciphertext_len,
                        (const unsigned char*)plaintext.c_str(), plaintext.size()) <= 0) {
        handleErrors();
    }

    std::string result((char*)ciphertext, ciphertext_len);
    OPENSSL_free(ciphertext);
    EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
    return result;
}

// SM2解密
std::string sm2_decrypt(EVP_PKEY* priv_key, const std::string& ciphertext) {
    EVP_PKEY_CTX* ctx = EVP_PKEY_CTX_new(priv_key, NULL);
    if (!ctx) handleErrors();

    if (EVP_PKEY_decrypt_init(ctx) <= 0) handleErrors();

    size_t plaintext_len;
    if (EVP_PKEY_decrypt(ctx, NULL, &plaintext_len,
                        (const unsigned char*)ciphertext.c_str(), ciphertext.size()) <= 0) {
        handleErrors();
    }

    unsigned char* plaintext = (unsigned char*)OPENSSL_malloc(plaintext_len);
    if (!plaintext) handleErrors();

    if (EVP_PKEY_decrypt(ctx, plaintext, &plaintext_len,
                        (const unsigned char*)ciphertext.c_str(), ciphertext.size()) <= 0) {
        handleErrors();
    }

    std::string result((char*)plaintext, plaintext_len);
    OPENSSL_free(plaintext);
    EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
    return result;
}

int main() {
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    ERR_load_crypto_strings();

    const char* pub_key_file = "sm2_pub.pem";
    const char* priv_key_file = "sm2_priv.pem";

    // 1. 生成SM2密钥对
    generate_sm2_keypair(pub_key_file, priv_key_file);
    std::cout << "SM2密钥对已生成\n";

    // 2. 加载公钥
    BIO* pub_bio = BIO_new_file(pub_key_file, "r");
    if (!pub_bio) handleErrors();
    EVP_PKEY* pub_key = PEM_read_bio_PUBKEY(pub_bio, NULL, NULL, NULL);
    BIO_free(pub_bio);
    if (!pub_key) handleErrors();

    // 3. 加载私钥
    BIO* priv_bio = BIO_new_file(priv_key_file, "r");
    if (!priv_bio) handleErrors();
    EVP_PKEY* priv_key = PEM_read_bio_PrivateKey(priv_bio, NULL, NULL, NULL);
    BIO_free(priv_bio);
    if (!priv_key) handleErrors();

    // 4. 加密测试
    std::string plaintext = "Hello, SM2 encryption with OpenSSL 3.5!";
    std::string ciphertext = sm2_encrypt(pub_key, plaintext);
    std::cout << "加密成功\n";

    // 5. 解密测试
    std::string decrypted = sm2_decrypt(priv_key, ciphertext);
    std::cout << "解密结果: " << decrypted << "\n";

    // 6. 验证
    if (decrypted == plaintext) {
        std::cout << "SM2加密解密验证成功!\n";
    } else {
        std::cout << "验证失败!\n";
    }

    EVP_PKEY_free(pub_key);
    EVP_PKEY_free(priv_key);
    EVP_cleanup();
    ERR_free_strings();

    return 0;
}

运行截图如下：

代码功能说明：

① 使用OpenSSL 3.5的EVP API实现SM2加密解密，支持密钥生成、数据加密和解密操作；

② 生成SM2密钥对并保存为PEM格式文件，包含公钥和私钥；

③ 实现了完整的加密解密流程，包括错误处理；

④ 使用NID_sm2指定SM2椭圆曲线参数；

⑤ 包含内存管理和资源释放，避免内存泄漏。

⑥ 代码中通过OpenSSL的NID_sm2参数指定使用SM2椭圆曲线，这是国密标准中定义的曲线。以下是关键点说明：

a. 密钥生成：使用EVP_PKEY_CTX_set_ec_paramgen_curve_nid设置NID_sm2曲线。

b. 加密解密：通过EVP_PKEY_encrypt/decrypt接口实现。