在C++ GUI Qt中使用QCA进行安全性编程之三

之前二篇文章介绍了QCA框架的安装和配置，在这篇文章中我将开始编写一个基于数字证书的加密例程，用来讲解QCA框架的使用。其实QCA的应用是非常简单的，且在源代码发行包中也附带了好多的例子（在qca-2.0.3\examples目录中），基本上可以解决我们日常的加解密编程工作。

谈祥庆

2919人浏览 · 2013-12-29 12:09:01

谈祥庆 · 2013-12-29 12:09:01 发布

之前二篇文章介绍了QCA框架的安装和配置，在这篇文章中我将开始编写一个基于数字证书的加密例程，用来讲解QCA框架的使用。其实QCA的应用是非常简单的，且在源代码发行包中也附带了大量的例子（在qca-2.0.3\examples目录中），基本上可以解决我们日常的加解密编程工作。

照例先介绍一下开发环境：

操作系统：windows7 32位版本。
Qt SDK：4.8.5版本（安装路径：C:\Qt\4.8.5）。
QCA SDK：2.0.3版本。
OpenSSL：1.0.0g版本，QCA依赖库，并且用于生成一张数字证书文件。
IDE：NetBeans IDE 7.3.1 C/C++版本。

首先用OpenSSL生成一张测试用的数字证书，网上有一坨介绍OpenSSL生成数字证书的文章，所以我就不再重复介绍了，如果你很懒，不愿意去看文章自己生成数字证书，我这里提供了一个测试用的数字证书，以便你可以正常的运行本例程，在文章的最后我提供了整个例程的源代码，其中就包含了测试用的数字证书（在etc目录中）。接着我们打开NetBeans，新建一个Qt类型的应用程序项目。在我之前的一篇文章中介绍了使用NetBeans进行C/C++开发的文章，有兴趣的同学可以去看看，总体来说，在C/C++ IDE方面，NetBeans比Qt Creator和Eclipse要强点（VC++除外，因为我们用的gcc编译器）。

项目创建好之后大致的目录结构如下图所示：

（图一）

这里我们关注的是certificatecrypto.h和certificatecrypto.cpp文件，如下所示：

#ifndef CERTIFICATECRYPTO_H
#define	CERTIFICATECRYPTO_H

#include <QtCore/qdir.h>
#include <QtCore/qstring.h>
#include <QtCore/qbytearray.h>

const QString CERT_FILE_DIR = "etc";

class CertificateCrypto
{
public:
    explicit CertificateCrypto();
    virtual ~CertificateCrypto();

    bool encrypt(const QByteArray &in, QByteArray *out);
    QString toHex(const QByteArray &in);

private:
    QDir m_certFileDir;
};

#endif	/* CERTIFICATECRYPTO_H */

在头文件中我们定义了数字证书的存放路径，以及加密函数。接下去看实现类：

#include "certificatecrypto.h"

#include <QtCore/qdatetime.h>
#include <QDebug>
#include <QtCrypto/qca.h>

/**
 * 构造函数
 */
CertificateCrypto::CertificateCrypto() : m_certFileDir(CERT_FILE_DIR)
{
}

/**
 * 析构函数
 */
CertificateCrypto::~CertificateCrypto()
{
}

/**
 * 证书加密
 * @param in
 * @param out
 * @return 
 */
bool CertificateCrypto::encrypt(const QByteArray& in, QByteArray* out)
{
    //1. 初始化QCA
    QCA::Initializer qca_init;

    QCA::SecureArray encrypt;

    //2. 检查系统是否支持QCA插件
    if (!QCA::isSupported("cert"))
    {
        qDebug("对不起，当前系统不支持数字证书！");
    } else
    {
        QString cert_file = m_certFileDir.absoluteFilePath("server.cer");

        //3. 加载数字证书
        QCA::ConvertResult result;
        QCA::Certificate cert = QCA::Certificate::fromPEMFile(cert_file, &result);
        if (result == QCA::ConvertGood)
        {
            //4. 检查数字证书有效期
            QDateTime before = cert.notValidBefore();
            QDateTime after = cert.notValidAfter();

            QDateTime now = QDateTime::currentDateTime();
            if (now >= before && now <= after)
            {
                //5. 获取数字证书中的公钥
                QCA::PublicKey pub_key = cert.subjectPublicKey();
                if (pub_key.canEncrypt())
                {
                    //6. 用公钥加密
                    encrypt = pub_key.encrypt(in, QCA::EME_PKCS1v15);
                    out->clear();
                    out->append(encrypt.toByteArray());
                    return true;
                } else
                {
                    qDebug("对不起，当前数字证书不支持加密！");
                }
            } else
            {
                qDebug("对不起，当前数字证书已过期！");
            }

        } else
        {
            qDebug("对不起，加载数字证书失败！");
        }
    }

    return false;
}

/**
 * 转换成16进制字符串
 * @param encrypt
 * @return 
 */
QString CertificateCrypto::toHex(const QByteArray& in)
{
    return QCA::arrayToHex(in);
}

类的实现是非常的简单易懂，我不用多说什么，相信各位同学凭借代码中的注释就应该知道每段代码实现的意图了。这里仅讲解几点重要的关注点：

1. 在使用QCA之前，必须要对其进行初始化调用，否则QCA将无法工作，就是代码中的“QCA::Initializer qca_init”。

2. 在调用QCA相关加密算法之前最好做一次检查，看当前提供者实现是否支持该加密算法，例如代码中：if (!QCA::isSupported("cert"))，就是检查一下是否支持数字证书，有同学肯定会问，如何知道isSupported函数中的那个算法字符串参数呢？其实在之前的文章中我们已经讲到过了，就是使用qcatool2工具，在命令行中输入“qcatool2 plugins --debug”，然后会显示中一大堆算法名称，isSupported函数中就是使用这个算法名称的字符串。如在我的开发环境中如下图所示：