圈 Ｆ 一 ． ０ ；Ｅ ｊ 数据通信２０１３．４
Ｕ—ＡＰＩ＂统 一密码算法接口的设计与实现
胡骁强胡波（总装司令部北京１ ００７２０） 摘要：用户可以使用不同密码算法库实现密码运算。然而，这些密码算法库往往由不同单位设计和实 现，所支持的密码算法不同，系统接口也不同，用户使用不方便。为此，我们设计和实现了统一密码算法接口， 我们称之为Ｕ－ＡＰＩ。Ｕ－ＡＰ１的优点在于：用户可以采用统一的密码算法接口访问各种不同的密码算法库。此 外，Ｕ－ＡＰＩ￣，够容易的将新的密码算法库纳入管理范畴，从而保证其可扩展性。基￣ｏｐｅｎｓｓｌ的性能测试表明： Ｕ—ＡＰＩ对数据加解密的性能影响很小。 关键词：密码算法；接口；Ｕ—ＡＰＩ １简介 密码运算是现有信息安全重要的内容，各个厂 商或研究机构均纷纷推出自己独有的密码算法库。 这意味着用户在选择密码运算时有多种选择，但是 这又迫使用户需要了解不同的密码算法库的内容， 掌握其访问接口的使用，这使得用户花费大量的时 间来了解这些不同的密码算法库的用法。是否有一 种简单的方法将这些密码算法库统一起来，方便用 户的使用？为此，我们设计和实现了统一的密码算法 接口，我们称之为Ｕ—ＡＰＩ。 Ｕ—ＡＰＩ定义了一组固定的接口供用户使用。当用 户通过Ｕ～ＡＰＩ访问具体的密码算法库时（如：ｏｐｅｎｓｓ１）， Ｕ—ＡＰＩ要求用户通过固定的接口提供密码服务请求 的具体的内容，并将这些内容进行重新组织，与目的 密码算法库进行交互以获得最终的密码服务响应。 Ｕ—ＡＰＩ所提供的这些接口是相对不变的。这是因为我 们高度抽象了现有密码算法的接口形式，并充分考 虑到新密码算法扩展的情况，将接口参数分为基本 参数和扩展参数，在保证适应一般应用的前提下，也 考虑到某些特殊应用。 我们已经实现Ｕ—ＡＰＩ。Ｕ—ＡＰ１分为密码服务和服 务管理两个部分。密码服务以动态链接库的形式存 在，用户通过它来访问具体的密码算法库。服务管理 ２４收稿日￣Ｊ：２０１３—０５－２１ 是Ｕ—ＡＰＩ的管理成分，它允许用户通过描述密码算法 库的基本信息，来扩展Ｕ—ＡＰＩ所支持的密码算法库。 我们以叩ｅ ｓｆ里的ＲＳＡ算法和ＤＥＳ算法为例，考查其 对数据加解密性能的影响。实验表明：Ｕ—ＡＰＩ对数据 加解密性能的影响很小。 ２ Ｕ—ＡＰＩ ２．１系统架构 图１描述了Ｕ—ＡＰＩ的系统架构。Ｕ—ＡＰ１分为密码 服务和服务管理两个部分（图中阴影部分）。密码服 务向用户提供统一的访问接口，它接收用户的密码 运算请求，并与具体的密码算法库进行交互，最终响 应用户的请求。服务管理则向用户提供描述密码算 法信息的人机接口，用户可以在此描述某个密码算 法库包括哪些密码算法；其接口的形式是什么样的； 应该如何调用这些接口；这些接口的参数与Ｕ—ＡＰＩ提 供的接口参数有什么样的联系。这些信息是确保密 码算法库能够被应用的关键。 Ｕ—ＡＰＩ将用户分为一般用户和管理用户。对于一 般用户而言，服务管理是不需要了解的，它直接使用 密码服务就可以。管理用户是少量熟悉该密码算法 库的用户，它负责对其熟悉的某个密码算法库进行
描述，将描述结果存为配置文档，并向一般用户发 ｔ一０ ｉ 、｜蠢 搿０ 摄ｉ 黾 ２０１３ ４ 这些信息以＊．ｄｏｔ文件形式将存储在密码服务所 在目录。密码服务开启时会默认读取该目录下所有 ｄｏｔ文件，从而了解当前需要处理的密码算法库，以及 它们的基本信息。这些信息将支持一般用户对具体 密码算法库的使用。由管理用户所编写的 ．ｄｏｔ文件 可以通过网络发布，从而使一般用户可以获取，避免 重复描述。当然，借助服务管理的向导，编写这些配 置文件的过程并不复杂。 ３实验 为了了解Ｕ—ＡＰＩ对加解密性能的影响，我们以 ｏｐｅｎｓｓｌ所提供的ＤＥＳ密码算法和ＲＳＡ密码算法为例， 通过实验来获得具体数据，分析Ｕ—ＡＰＩ的性能开销。 我们实验的过程是这样的，直接访问ｏｐｅｎｓｓｌ所提供 的ＤＥＳ密码算法和ＲＳＡ密码算法，并／ＪＨ／解密某段随 机数据，记录其时问开销；然后再通过Ｕ—ＡＰＩ访问 ＤＥＳ密码算法和ＲＳＡ密码算法，再次加密／解密随机 数据，记录时间其开销；然后对比两次时间开销，形 成实验结果。实验结果如图２所示。 ｌ Ｏ．９９ ０．９８ ０．９７ ０．９６ ０．９５ ０．９４ １Ｍ ｌ０Ｍ １００Ｍ ＩＯ００Ｍ 图２实验结果 图２显示四次实验的结果，其待加／解密数据的大 小分别为１Ｍ、１０Ｍ、１００Ｍ和１０００Ｍ。图２所示的直接访 问是指直接访［ｈ￣ｏｐｅｎｓｓｌ的密码算法，间接访问是指 通过Ｕ—ＡＰＩ访问ｏｐｅｎｓｓｌ的密码算法。实验结果表明： 当待加解密数据块较小时，Ｕ—ＡＰＩ存在大约４％的性 能开销；当待加解密数据块逐步增大时，Ｕ—ＡＨ的性 能开销也逐步下降，最终接近原始速度。对加解密速 度基本没有影响。分析可以发现：Ｕ—ＡＰＩ所导致的性 能开销主要集中在密码算法开始前对参数的处理， 以及返回处理结果这两个阶段，当加解密内容很大 时，这两个阶段的时间开销占整个加解密过程的时 间开销比重下降，Ｕ—ＡＰＩ的性能开销也下降。 ２６ ４小结 本文描述了Ｕ—ＡＰＩ的设计与实现。Ｕ—ＡＰＩ旨在将 各类密码算法库纳入管理范畴，并对外提供统一的 密码算法接口，从而使用户可以方便快捷的使用各 种密码算法。实验表明：Ｕ—ＡＰＩ的性能代价并不高昂， 当加解密数据较大时，性能代价会进一步下降。 参考文献 ［１］李中献，詹榜华，杨邑先．认证理论与技术的发展电子学报， ２００３ 【２］２向玲．《动态口令系统的设计和实现》中国科技大学，２００１ ［３］Ａ．Ｋ．Ｊａｉｎ，Ｒ．Ｍ．Ｂｏｌｌｅ ａｎｄ Ｓ．Ｐａｎｋａｎｔｉ，Ｂｉｍｅｔｒｉｃｓ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｉｄｅｎ— ｆｉｆｉｃｍｉｏｎ ｉｎ ａ Ｎｅｔｗｏｒｄｅｄ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｕｂ— ｌｉｓｈｅｒｓ．１９９９ 【４］Ａｎｄｒｅｗ Ｇ．Ｍｏｒｇａｎ，Ｔｈｅ Ｌｉｎｕｘ－ＰＡＭ Ｍｏｄｕｌｅ Ｗｒｉｔｅｒｓ’Ｇｕｉｄｅ ［５］Ｊ．Ｌｉｎｎ，＂Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉｎ— ｔｅｒｆａｃｅ”ＩＥＴＦＲＦＣ ２０７８ ［６］沈昌祥．可信计算平台和安全操作系统《网络安全技术与 应有用》第５２期中国公安大学 【７】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｔｅ．ＣＯＢ．ｃｎ／ｃｎｄａｔａ／ｍａｇａｚｉｎｅ／ｚｔｅ—ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ／２０ ０７／５／ｍａｇａｚｉｎｅ／２００７０９／ｔ２００７０９２９—１５０７００．ｈｔｍ现代密码算法 研究 作者简介：胡骁强：北京市５１３０￣￣箱１１９分箱．Ｙ－程师，研究方 向信息安全；胡波：北京市北三环路４号，工程师，研究方向信 息安全。 ■
（上接第１５页） Ｆａｌｌｂａｃｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ＬＴＥ ａｎｄ ３Ｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｓｈｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ 【ＪＪ．ＮＴＴ ＤＯＣＯＭＯ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖｏ１．１１ Ｎｏ．３．１３—１９ 作者简介：贾玉玮（１９８９一），北京邮电大学泛网无线通信教 育部重点实验室硕士生在读．主要研究方向为ＬＴＥ覆盖增强
纽网技术、多天线模式切换技术。■
