在C++ GUI Qt中使用QCA進行安全性編程之三__Linux

之前二篇文章介紹了QCA架構的安裝和配置，在這篇文章中我將開始編寫一個基於數位憑證的加密常式，用來講解QCA架構的使用。其實QCA的應用是非常簡單的，且在原始碼發行包中也附帶了大量的例子（在qca-2.0.3\examples目錄中），基本上可以解決我們日常的加解密編程工作。

照例先介紹一下開發環境： 作業系統：windows7 32位版本。 Qt SDK：4.8.5版本（安裝路徑：C:\Qt\4.8.5）。 QCA SDK：2.0.3版本。 OpenSSL：1.0.0g版本，QCA依賴庫，並且用於產生一張數位憑證檔案。 IDE：NetBeans IDE 7.3.1 C/C++版本。

首先用OpenSSL產生一張測試用的數位憑證，網上有一坨介紹OpenSSL產生數位憑證的文章，所以我就不再重複介紹了，如果你很懶，不願意去看文章自己產生數位憑證，我這裡提供了一個測試用的數位憑證，以便你可以正常的運行本常式，在文章的最後我提供了整個常式的原始碼，其中就包含了測試用的數位憑證（在etc目錄中）。接著我們開啟NetBeans，建立一個Qt類型的應用程式項目。在我之前的一篇文章中介紹了使用NetBeans進行C/C++開發的文章，有興趣的同學可以去看看，總體來說，在C/C++ IDE方面，NetBeans比Qt Creator和Eclipse要強點（VC++除外，因為我們用的gcc編譯器）。

項目建立好之後大致的目錄結構如下圖所示：

（圖一）

這裡我們關注的是certificatecrypto.h和certificatecrypto.cpp檔案，如下所示：

#ifndef CERTIFICATECRYPTO_H#defineCERTIFICATECRYPTO_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 */

在標頭檔中我們定義了數位憑證的存放路徑，以及加密函數。接下去看實作類別：

#include "certificatecrypto.h"#include <QtCore/qdatetime.h>#include <QDebug>#include <QtCrypto/qca.h>/** * 建構函式 */CertificateCrypto::CertificateCrypto() : m_certFileDir(CERT_FILE_DIR){}/** * 解構函式 */CertificateCrypto::~CertificateCrypto(){}/** * 認證加密 * @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. 檢查系統是否支援QCA外掛程式    if (!QCA::isSupported("cert"))    {        qDebug("對不起，當前系統不支援數位憑證。");    } else    {        QString cert_file = m_certFileDir.absoluteFilePath("server.cer");        //3. 載入數位憑證        QCA::ConvertResult result;        QCA::Certificate cert = QCA::Certificate::fromPEMFile(cert_file, &result);        if (result == QCA::ConvertGood)        {            //4. 檢查數位憑證有效期間            QDateTime before = cert.notValidBefore();            QDateTime after = cert.notValidAfter();            QDateTime now = QDateTime::currentDateTime();            if (now >= before && now <= after)            {                //5. 擷取數位憑證中的公開金鑰                QCA::PublicKey pub_key = cert.subjectPublicKey();                if (pub_key.canEncrypt())                {                    //6. 用公開金鑰加密                    encrypt = pub_key.encrypt(in, QCA::EME_PKCS1v15);                    out->clear();                    out->append(encrypt.toByteArray());                    return true;                } else                {                    qDebug("對不起，當前數位憑證不支援加密。");                }            } else            {                qDebug("對不起，當前數位憑證已到期。");            }        } else        {            qDebug("對不起，載入數位憑證失敗。");        }    }    return false;}/** * 轉換成16進位字串 * @param encrypt * @return  */QString CertificateCrypto::toHex(const QByteArray& in){    return QCA::arrayToHex(in);}

類的實現是非常的簡單易懂，我不用多說什麼，相信各位同學憑藉代碼中的注釋就應該知道每段代碼實現的意圖了。這裡僅講解幾點重要的關注點：

1. 在使用QCA之前，必須要對其進行初始化調用，否則QCA將無法工作，就是代碼中的“QCA::Initializer qca_init”。

2. 在調用QCA相關密碼編譯演算法之前最好做一次檢查，看當前提供者實現是否支援該密碼編譯演算法，例如代碼中：if (!QCA::isSupported("cert"))，就是檢查一下是否支援數位憑證，有同學肯定會問，如何知道isSupported函數中的那個演算法字串參數呢。其實在之前的文章中我們已經講到過了，就是使用qcatool2工具，在命令列中輸入“qcatool2 plugins --debug”，然後會顯示中一大堆演算法名稱，isSupported函數中就是使用這個演算法名稱的字串。如在我的開發環境中如下圖所示：

（圖二）

3. qca-ossl提供者的數位憑證演算法實現是支援多種方法載入認證的，在My Code中是使用了檔案載入方式，另外還支援字串載入方式和位元組數組載入方式，根據實際的應用環境可以選擇不同的認證載入函數。

4. QCA返回的密文是QCA::SecureArray對象，所以要將其轉換成位元組數組(QByteArray)之後才能進行後續的處理。

5. 要編譯並連結QCA庫必須進行一些必要的設定，如下圖所示：

（圖三）

在項目屬性對話方塊中點擊“Qt”，在右邊的框中選擇“定製定義”旁的按鈕，彈出定製定義對話方塊，點擊“添加”按鈕，輸入“CONFIG += crypto”，最後點擊儲存。

大家是否還記得，在本系列的第一篇文章中我們定義過的crypto.prf檔案（在%%QTDIR%\mkspecs\features目錄中）。在這個檔案中定義了QCA的標頭檔目錄以及庫檔案目錄。Qt在編譯應用程式時會讀取該設定檔，從而擷取編譯及連結的相關資訊。

好了，現在我們可以運行程式了（其他的相關代碼不再介紹了，都是一些Qt GUI的基礎編程），如下圖所示：

（圖四）

程式顯示一個主表單和一個確定按鈕，點擊確定按鈕，會在文字框中顯示加密的字串（明文為：“hello world!”），如下圖所示：

（圖五）

至此，我們的應用程式開發完成了，總體來說QCA的開發不是很困難，基本上API的設計是很友好的。非常適合從Java轉型的Qt開發人員（包括我自己）。下一篇文章我們將介紹如何將QCA常式打包發布成脫離Qt開發環境的應用程式安裝包，敬請關注。

提供本常式原始碼的打包下載，共學習參考：qca_demo.rar