C++:有效地将 Sha256 摘要获取到 OpenSSL Bignum 中？

Question

问题

所以我使用 C++ 和 OpenSSL 库来尝试从头开始实现我自己的区 block 链，一切都很顺利，直到我遇到了一个问题:

如何存储我的 256 位哈希摘要？

起初我尝试用 uint8_t 实现我自己的 256 位类型

但后来我放弃了，决定使用 OpenSSL 的 bignums。

但问题是，据我所知，OpenSSL bignums 旨在用于公钥加密函数，我如何执行 sha256 等哈希函数并将摘要存储在 BigNum 中？

或者是否有替代选项可以有效存储 256 位或更多值？

这是我在 bignums 之前使用的代码:

UINT<SHA256_DIGEST_LENGTH> Crypto::Sha256 (const std::string &p_Data)
{
    UINT<SHA256_DIGEST_LENGTH> result;
    SHA256_CTX context;

    SHA256_Init (&context);
    SHA256_Update (&context, p_Data.c_str (), p_Data.length ());
    SHA256_Final (result.m_Bytes, &context);

    return result;
}

这是我自己的 BigNum 类实现:(不是很有效)

template<size_t BLOCK_SIZE>
struct UINT
{
    size_t blockSize = BLOCK_SIZE;
    uint8_t m_Bytes[BLOCK_SIZE];

    static UINT<BLOCK_SIZE> Zero ()
    {
        UINT<BLOCK_SIZE> r;

        for ( uint8_t &byte : r.m_Bytes )
            byte = 0b0000'0000;

        return r;
    }

    static UINT<BLOCK_SIZE> One ()
    {
        UINT<BLOCK_SIZE> r;

        for ( uint8_t &byte : r.m_Bytes )
            byte = 0b1111'1111;

        return r;
    }

    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& p_OS, const UINT<BLOCK_SIZE>& p_Value)
    {
        for ( const uint8_t &byte : p_Value.m_Bytes )
            p_OS << (int) byte;

        return p_OS;
    }

    std::string Str ()
    {
        std::stringstream ss;

        for ( const uint8_t &byte : m_Bytes )
            ss << (int) byte;

        return ss.str();
    }

    bool operator==(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= ~(X ^ Y);
        }

        return r;
    }

    bool operator!=(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= X ^ Y;
        }

        return r;
    }

    bool operator>(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= X & ~Y;
        }

        return r;
    }

    bool operator<(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= ~X & Y;
        }

        return r;
    }

    bool operator>=(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= (X & ~Y) | ~(X ^ Y);
        }

        return r;
    }

    bool operator<=(const UINT<BLOCK_SIZE> &p_Other) const
    {
        bool r = true;

        for ( int i = 0; i < 256; ++i )
        {
            const bool X = (m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;
            const bool Y = (p_Other.m_Bytes[i / 8] >> (i % 8)) & 1;

            r &= (~X & Y) | ~(X ^ Y);
        }

        return r;
    }
};

同样重要的是要注意:最初我确实实现了自己的 Sha256 函数，但使用它并不是一个好主意。首先，我不是密码学专家，其次，就可扩展性而言，它非常糟糕，因为我也必须从头开始实现所有其他密码函数，所以我最终选择使用 OpenSSL 的即用型哈希函数。

我想到的解决方案我考虑过使用新创建的 BigNum 设置每一位但是，BN_set_bit() 这样做效率不高，因为我们已经将摘要放入 uint8_t 数组中。我们会复制结果两次，这是一种愚蠢的解决方案。

现在我需要两个东西之一:

• 将来自 Sha256_final 或 EVP_DigestFinal_ex 的摘要存储在一个 bignum 中
• 使用不同的数据结构来存储该信息。

而且我需要能够执行算术运算，至少是 256 位除法和大等于比较。

请帮帮我!!

Answer 1

最后，我最终使用 BN_bin2bn() 将 uint8_t 转换为 BigNum。

#include <openssl/bn.h>

void Crypto::Sha256 (const std::string &p_Data, BIGNUM* hash)
{
    uint8_t digestBuffer[256];
    SHA256_CTX context;

    SHA256_Init (&context);
    SHA256_Update (&context, p_Data.c_str (), p_Data.length ());
    SHA256_Final (digestBuffer, &context);

    BN_bin2bn (digestBuffer, 256, hash);
}