DinS Written on 2017/11/22
本文介绍crypto++的一些概念，希望读者已经把环境搭建好了。
一、crypto++初探
这部分将以AES加密方式来演示crypto++的用法。
注意：本节使用的加密方式既不安全也不高效，不要在实际项目中使用这种方式。在此仅仅为了向读者展示crypto++的一些概念。至于推荐的加密和使用方式，可见文末。
AES是什么？是一种加密方式，鉴于在此仅仅演示crypto++的一些概念，就不深入解释了，可见《对称加密算法之AES》。
直接配合代码讲解：
用意有两个，一是看看环境配置有没有成功，二是看看AES基本的一些数据。
运行结果如下：
说明：AES命名空间里指定的数值以字节(Byte)计，乘以8就变成了比特(bit)。
证明配置是成功了。接下来进行真正的加密解密。
（大图点这里）
整个过程还是很直接的，准备好必要数据后，建立类，设置密钥，调用成员函数，就完了。unsigned char就等同于byte。
值得注意的是Block的含义。之前我们看到了Block就是16，换句话说AES仅仅支持16个字符加密解密？并非如此，只不过对长文本加密会非常耗时，所以如果真的需要也会把长文本拆成一段一段，即Block，然后对每一段加密。
另外有一点，原始文本中最好只有英文字母、数字和常用符号。不能有空格。
还有一个关于输出的明文。绝大多数加密算法都是在bit层级展开的，因此加完密后几乎可以肯定不再是ASCII码表范围内，因此直接按char输出必然乱码，于是只能够按16进制输出。
如果编译报错：
那就是是库的设置与工程设置有出入，MT和MD问题。更改即可。
运行结果如下：
这个输出的意思是说，在采用abcdefghijklmno作为密钥，对HelloAES!进行AES加密后，得到一块数据内存，用16进制表示出来就是这个东西。
有了这个再进行解密，继续上面加密的代码写：
（大图点这里）
运行结果：
可见解密成功了！
二、使用base64编码
虽然加解密成功了，不过还不够好，哪里不够好？
我们得到的密文不容易传输，因为不能打印出字符串，
我们希望的是得到一个可打印出来的字符串，然后通过网络传输，接收方再解密，这个需求使用base64来解决。
Base64是网络上最常见的用于传输8Bit字节码的编码方式之一，Base64就是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。也就是说，给定一块二进制数据区，用base64编码就可以得到一串可打印字符串，这样传输就容易了。反之可以用base64解码得到对应的二进制数据区。
如何来使用呢？加入头文件：
之后在加密代码后加入如下代码：
（大图点这里）
并不长，但是中间有两句看起来非常疯狂。具体什么意思稍后解释。
先看一下输出效果：
注：使用crypto++进行base64编码，字符串末尾会多一个\n，在绝大多数情况下我们不想要这个\n，记得删掉。
第一个16进制输出后面跟了一个字符串，这个就是base64编码的结果。
再之后的那个含有一堆ff的输出，仔细看跟之前的16进制一样，这证明base64解码成功了。不过现在我们用了一个string来存储二进制，后面怎么进行AES解码呢？很简单：
（大图点这里）
只要取得char*并强转为byte*即可。因为unsigned char就是byte，所以可以互换，运行结果是一致的，可以得到HelloAES!的原始文本。
还需要补充一点：除了Base64Encoder/Base64Decoder之外还有一个Base64URLEncoder/Base64URLDecoder。区别在于普通的Base64编码会带有+和/符号，这两个符号对于URL和文件名是非法的，所以产生了Base64URL编码，用这种方法得到的字符串不带+和/，对于URL和文件名要使用这种方式，另外对于JSON串也有一定好处。
接下来看看那个很疯狂的代码，这个东西体现了Crypto++的核心理念：Pipelining。
这个理念来源于Unix pipe system，二者非常相似。其思路就是数据流从source走向sink，路途中遇到filter并改变了数据。因此上面那个base64编码的代码表达的语义就是：二进制数据outBlock经过了Base64Encoder处理，放入了str64Encoded这个字符串中，这样思考的话确实很流畅，很简洁。
应该注意到我们new了但是没有delete，会造成内存泄露吗？
设计者早已经考虑到这点了，在pipelinging里new出来的对象会由source负责调用delete，而new出来的对象被delete时会进一步delete掉其new出来的对象，以此类推。还以上述base64编码而言，当ssEncode这个StringSource被销毁时，其会delete掉其new出来的Base64Encoder，而Base64Encoder被销毁时，会进一步delete掉其new出来的StringSink。结果是所有new出来的对象都delete掉了。
这个pipelinging还是很神奇的，让我们继续探讨这个模式，一旦掌握了这个模式crypto++的写法会异常简洁高效。
三、Pipelining设计理念介绍
之前已经在base64时接触过pipelining了，虽然代码看上去有些疯狂但是一旦理解了就会发现很好用。现在是时候正式介绍一下pipelining了，理念来源于Unix，可以用图表示如下：
叫pipelining是很形象的，就是一根管子，数据从Source流向Sink，在流动的过程中遇到Filter，把数据改变。
再来解说一下下面这个代码以加深理解：
StringSource是什么稍后再说，先看括号里面的。
Source就是原始文本(strSource)，然后经过了一个Filter，即HashFilter，而这个Filter是采用sha256方法来改变数据。但是不单单只使用了sha256，在这个方法结束后又出现了一个Filter，即HexEncoder，把数据改写成16进制的字符串。最后这个数据流入了StrinkSink里(strValue)，得到了最终的结果。
抽象出来的写法是这样，适用于任何Source/Filter/Sink类型：
Source s(source, new Filter(new Filter(new Sink(destination))));
这个过程还是很有美感的，而且不需要手动delete。
再来看看那个StringSource。顾名思义就是类型为String的Source，也可以把这个理解成为架设起了pipeline。
Crypto++提供了几个常用的Source: FileSource,StringSource,RandomNumberSource,SocketSource，用法都是一样的。
官方推荐写法是这样，增加可读性。
Sink跟Source差不多，也有几个常用的Sink：
StringSink,FileSink,ArraySink,SocketSink,RandomNumberSink。
Filter大概要复杂一点，常用的也就是那几个跟加密解密算法相关的东西，如果需要深入可以查看filter.h。能够灵活使用pipelining就可以了，具体的底层没必要关注。
这个pipelining模式一定要理解，是crypto++的核心。掌握这个后咱们再来看几种有代表性的加密算法，并掌握如何在实际项目中使用，见《非对称加密算法之RSA》和《散列算法之SHA》和《对称加密算法之AES》。