OPM-Beispielcode
Dieses Thema enthält Beispielcode für die Verwendung des Ausgabeschutz-Managers.
Der Beispielcode in diesem Thema veranschaulicht, wie Sie den OPM-Handshake ausführen, eine status Anforderung senden und einen OPM-Befehl senden. Für kryptografische Vorgänge verwendet der Code kryptografische API: Next Generation (CNG). Der Schwerpunkt dieses Themas liegt auf der Darstellung der OPM-Funktionalität, sodass Aufgaben im Zusammenhang mit dem X.509-Zertifikat, z. B. analysieren und validieren des Zertifikats, nicht angezeigt werden.
Die in diesem Thema gezeigten Verfahren werden unter Verwenden des Ausgabeschutz-Managers ausführlicher erläutert.
- Ausführen des OPM-Handshakes
- Senden einer OPM-Statusanforderung
- Senden eines OPM-Befehls
- Berechnen des OMAC-1-Werts
- Zugehörige Themen
Ausführen des OPM-Handshakes
Nach dem Aufzählen der OPM-Geräte und dem Auswählen einer Videoausgabe (nicht angezeigt) besteht der erste Schritt darin , IOPMVideoOutput::StartInitialization aufzurufen, um die X.509-Zertifikatkette des Geräts abzurufen:
OPM_RANDOM_NUMBER random; // Random number from driver. ZeroMemory(&random, sizeof(random)); BYTE *pbCertificate = NULL; // Pointer to a buffer to hold the certificate. ULONG cbCertificate = 0; // Size of the certificate in bytes. PUBLIC_KEY_VALUES *pKey = NULL; // The driver's public key. // Get the driver's certificate chain + random number hr = pVideoOutput->StartInitialization( &random, &pbCertificate, &cbCertificate ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Validate the X.509 certificate. (Not shown.) hr = ValidateX509Certificate(pbCertificate, cbCertificate); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Get the public key from the certificate. (Not shown.) hr = GetPublicKeyFromCertificate( pbCertificate, cbCertificate, &pKey ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Load and initialize a CNG provider (Cryptography API: Next Generation) BCRYPT_ALG_HANDLE hAlg = 0; hr = BCryptOpenAlgorithmProvider( &hAlg, BCRYPT_RSA_ALGORITHM, MS_PRIMITIVE_PROVIDER, 0 ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Import the public key into the CNG provider. BCRYPT_KEY_HANDLE hPublicKey = 0; // Import the RSA public key. hr = ImportRsaPublicKey(hAlg, pKey, &hPublicKey); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Die Anwendung muss die Zertifikatkette überprüfen und den öffentlichen Schlüssel aus dem Blattzertifikat in der Kette abrufen. Diese Schritte werden hier nicht angezeigt.
Sobald Sie über den öffentlichen Schlüssel verfügen, können Sie den Schlüssel in einen CNG-Algorithmusanbieter importieren. Rufen Sie die Funktion BCryptOpenAlgorithmProvider auf, um den Anbieter zu laden. Die anwendungsdefinierte
ImportRsaPublicKey
Funktion importiert den Schlüssel und gibt ein Handle an den importierten Schlüssel zurück:void ReverseMemCopy(BYTE *pbDest, BYTE const *pbSource, DWORD cb) { for (DWORD i = 0; i < cb; i++) { pbDest[cb - 1 - i] = pbSource[i]; } }
//------------------------------------------------------------------------ // // ImportRsaPublicKey // // Converts an RSA public key from an RSAPUBKEY blob into an // BCRYPT_RSAKEY_BLOB and sets the public key on the CNG provider. // //------------------------------------------------------------------------ HRESULT ImportRsaPublicKey( BCRYPT_ALG_HANDLE hAlg, // CNG provider PUBLIC_KEY_VALUES *pKey, // Pointer to the RSAPUBKEY blob. BCRYPT_KEY_HANDLE *phKey // Receives a handle the imported public key. ) { HRESULT hr = S_OK; BYTE *pbPublicKey = NULL; DWORD cbKey = 0; // Layout of the RSA public key blob: // +----------------------------------------------------------------+ // | BCRYPT_RSAKEY_BLOB | BE( dwExp ) | BE( Modulus ) | // +----------------------------------------------------------------+ // // sizeof(BCRYPT_RSAKEY_BLOB) cbExp cbModulus // <--------------------------><------------><----------------------> // // BE = Big Endian Format DWORD cbModulus = (pKey->rsapubkey.bitlen + 7) / 8; DWORD dwExp = pKey->rsapubkey.pubexp; DWORD cbExp = (dwExp & 0xFF000000) ? 4 : (dwExp & 0x00FF0000) ? 3 : (dwExp & 0x0000FF00) ? 2 : 1; BCRYPT_RSAKEY_BLOB *pRsaBlob; PBYTE pbCurrent; hr = DWordAdd(cbModulus, sizeof(BCRYPT_RSAKEY_BLOB), &cbKey); if (FAILED(hr)) { goto done; } cbKey += cbExp; pbPublicKey = (BYTE*)CoTaskMemAlloc(cbKey); if (NULL == pbPublicKey) { hr = E_OUTOFMEMORY; goto done; } ZeroMemory(pbPublicKey, cbKey); pRsaBlob = (BCRYPT_RSAKEY_BLOB *)(pbPublicKey); // Make the Public Key Blob Header pRsaBlob->Magic = BCRYPT_RSAPUBLIC_MAGIC; pRsaBlob->BitLength = pKey->rsapubkey.bitlen; pRsaBlob->cbPublicExp = cbExp; pRsaBlob->cbModulus = cbModulus; pRsaBlob->cbPrime1 = 0; pRsaBlob->cbPrime2 = 0; pbCurrent = (PBYTE)(pRsaBlob + 1); // Copy pubExp Big Endian ReverseMemCopy(pbCurrent, (PBYTE)&dwExp, cbExp); pbCurrent += cbExp; // Copy Modulus Big Endian ReverseMemCopy(pbCurrent, pKey->modulus, cbModulus); // Set the key. hr = BCryptImportKeyPair( hAlg, NULL, BCRYPT_RSAPUBLIC_BLOB, phKey, (PUCHAR)pbPublicKey, cbKey, 0 ); done: CoTaskMemFree(pbPublicKey); return hr; }
Bereiten Sie als Nächstes den Puffer vor, der die Startsequenznummern und den AES-Sitzungsschlüssel enthält.
void CopyAndAdvancePtr(BYTE*& pDest, const BYTE* pSrc, DWORD cb) { memcpy(pDest, pSrc, cb); pDest += cb; }
//-------------------------------------------------------------------- // Prepare the signature for key exchnage. //-------------------------------------------------------------------- UINT uStatusSeq = 0; // Status sequence number. UINT uCommandSeq = 0; // Command sequence number. OPM_RANDOM_NUMBER AesKey; // Session key // Generate the starting sequence number for queries. hr = BCryptGenRandom( NULL, (BYTE*)&uStatusSeq, sizeof(UINT), BCRYPT_USE_SYSTEM_PREFERRED_RNG ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Generate the starting sequence number for commands. hr = BCryptGenRandom( NULL, (BYTE*)&uCommandSeq, sizeof(UINT), BCRYPT_USE_SYSTEM_PREFERRED_RNG ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Generate the AES session key. hr = BCryptGenRandom( NULL, (BYTE*)&AesKey, sizeof(AesKey), BCRYPT_USE_SYSTEM_PREFERRED_RNG ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Fill in the initialization structure. OPM_ENCRYPTED_INITIALIZATION_PARAMETERS initParams; ZeroMemory(&initParams, sizeof(initParams)); // Use a temporary pointer for copying into the array. BYTE *pBuffer = &initParams.abEncryptedInitializationParameters[0]; CopyAndAdvancePtr(pBuffer, random.abRandomNumber, sizeof(random)); // Random number from the friver. CopyAndAdvancePtr(pBuffer, AesKey.abRandomNumber, sizeof(AesKey)); // Session key. CopyAndAdvancePtr(pBuffer, (BYTE*)&uStatusSeq, sizeof(uStatusSeq)); CopyAndAdvancePtr(pBuffer, (BYTE*)&uCommandSeq, sizeof(uCommandSeq));
Verschlüsseln Sie diesen Puffer mit RSAES-OAEP-Verschlüsselung, indem Sie den öffentlichen Schlüssel des Treibers verwenden.
//-------------------------------------------------------------------- // RSAES-OAEP encrypt the signature. Use SHA2 hashing algorithm. //-------------------------------------------------------------------- PBYTE pbDataIn = &initParams.abEncryptedInitializationParameters[0]; ULONG cbDataIn = (ULONG)(pBuffer - pbDataIn); DWORD cbOutput = 0; DWORD cbDataOut= 0; BYTE *pbDataOut = NULL; BCRYPT_OAEP_PADDING_INFO paddingInfo; ZeroMemory(&paddingInfo, sizeof(paddingInfo)); paddingInfo.pszAlgId = BCRYPT_SHA512_ALGORITHM; //Encrypt the signature. hr = BCryptEncrypt( hPublicKey, (PUCHAR)pbDataIn, cbDataIn, &paddingInfo, NULL, 0, NULL, 0, &cbOutput, BCRYPT_PAD_OAEP ); if (FAILED(hr)) { goto done; } pbDataOut = new (std::nothrow) BYTE[cbOutput]; if (NULL == pbDataOut) { hr = E_OUTOFMEMORY; goto done; } hr = BCryptEncrypt( hPublicKey, (PUCHAR)pbDataIn, cbDataIn, &paddingInfo, NULL, 0, pbDataOut, cbOutput, &cbDataOut, BCRYPT_PAD_OAEP ); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Rufen Sie IOPMVideoOutput::FinishInitialization auf, um den Handshake abzuschließen.
// Complete the handshake. hr = pVideoOutput->FinishInitialization( (OPM_ENCRYPTED_INITIALIZATION_PARAMETERS *)pbDataOut ); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Senden einer OPM-Statusanforderung
Im nächsten Beispiel wird gezeigt, wie die OPM_GET_CONNECTOR_TYPE status-Anforderung gesendet wird.
Geben Sie eine OPM_GET_INFO_PARAMETERS-Struktur mit den Informationen für die status-Anforderung ein.
//-------------------------------------------------------------------- // Prepare the status request structure. //-------------------------------------------------------------------- OPM_GET_INFO_PARAMETERS StatusInput; OPM_REQUESTED_INFORMATION StatusOutput; ZeroMemory(&StatusInput, sizeof(StatusInput)); ZeroMemory(&StatusOutput, sizeof(StatusOutput)); hr = BCryptGenRandom( NULL, (BYTE*)&(StatusInput.rnRandomNumber), OPM_128_BIT_RANDOM_NUMBER_SIZE, BCRYPT_USE_SYSTEM_PREFERRED_RNG ); if (FAILED(hr)) { goto done; } StatusInput.guidInformation = OPM_GET_CONNECTOR_TYPE; // Request GUID. StatusInput.ulSequenceNumber = uStatusSeq; // Sequence number. // Sign the request structure, not including the omac field. hr = ComputeOMAC( AesKey, // Session key. (BYTE*)&StatusInput + OPM_OMAC_SIZE, // Data sizeof(OPM_GET_INFO_PARAMETERS) - OPM_OMAC_SIZE, // Size &StatusInput.omac // Receives the OMAC ); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Das omac-Element der OPM_GET_INFO_PARAMETERS-Struktur ist ein CBC MAC (OMAC) mit einem Schlüssel, der für den Rest der Struktur berechnet wird. Die ComputeOMAC-Funktion (siehe später) wird wie folgt deklariert:
HRESULT ComputeOMAC( OPM_RANDOM_NUMBER& AesKey, // Session key PUCHAR pb, // Data DWORD cb, // Size OPM_OMAC *pTag // Receives the OMAC );
Rufen Sie IOPMVideoOutput::GetInformation auf, um die status-Anforderung zu senden.
// Send the status request. hr = pVideoOutput->GetInformation(&StatusInput, &StatusOutput); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Der Treiber schreibt die Antwort in die OPM_REQUESTED_INFORMATION-Struktur . Die Antwortstruktur enthält einen OMAC-Wert, der für den Rest der Struktur berechnet wird. Überprüfen Sie diesen Wert, bevor Sie den Antwortdaten vertrauen:
//-------------------------------------------------------------------- // Verify the signature. //-------------------------------------------------------------------- OPM_OMAC rgbSignature = { 0 }; // Calculate our own signature. hr = ComputeOMAC( AesKey, (BYTE*)&StatusOutput + OPM_OMAC_SIZE, sizeof(OPM_REQUESTED_INFORMATION) - OPM_OMAC_SIZE, &rgbSignature ); if (FAILED(hr)) { goto done; } if (memcmp(StatusOutput.omac.abOMAC, rgbSignature.abOMAC, OPM_OMAC_SIZE)) { // The signature does not match. hr = E_FAIL; goto done; } // Update the sequence number. uStatusSeq++;
Das element abRequestedInformation der OPM_REQUESTED_INFORMATION-Struktur enthält die Antwortdaten. Für die OPM_GET_CONNECTOR_TYPE-Anforderung bestehen die Antwortdaten aus einer OPM_STANDARD_INFORMATION-Struktur .
// Examine the response. // The response data is an OPM_STANDARD_INFORMATION structure. OPM_STANDARD_INFORMATION StatusInfo; ZeroMemory(&StatusInfo, sizeof(StatusInfo)); ULONG cbLen = min(sizeof(OPM_STANDARD_INFORMATION), StatusOutput.cbRequestedInformationSize); if (cbLen != 0) { // Copy the repinse into the array. CopyMemory((BYTE*)&StatusInfo, StatusOutput.abRequestedInformation, cbLen); } // Verify the random number. if (0!= memcmp( (BYTE*)&StatusInfo.rnRandomNumber, (BYTE*)&StatusInput.rnRandomNumber, sizeof(OPM_RANDOM_NUMBER)) ) { hr = E_FAIL; goto done; } // Verify the status of the OPM session. if (StatusInfo.ulStatusFlags != OPM_STATUS_NORMAL) { // Abnormal status hr = E_FAIL; goto done; } ULONG ConnectorType = StatusInfo.ulInformation & OPM_BUS_TYPE_MASK;
Senden eines OPM-Befehls
Im nächsten Beispiel wird gezeigt, wie Sie High-Bandwidth Digital Content Protection (HDCP) aktivieren, indem Sie den Befehl OPM_SET_PROTECTION_LEVEL senden.
Alle OPM-Befehle verwenden die OPM_CONFIGURE_PARAMETERS-Struktur für Eingabedaten. Das abParameters-Array in dieser Struktur enthält befehlsspezifische Daten. Für den befehl OPM_SET_PROTECTION_LEVEL enthält das abParameters-Array eine OPM_SET_PROTECTION_LEVEL_PARAMETERS-Struktur . Füllen Sie diese Struktur wie folgt aus:
//-------------------------------------------------------------------- // Prepare the command structure. //-------------------------------------------------------------------- // Data specific to the OPM_SET_PROTECTION_LEVEL command. OPM_SET_PROTECTION_LEVEL_PARAMETERS CommandInput; ZeroMemory(&CommandInput, sizeof(CommandInput)); CommandInput.ulProtectionType = OPM_PROTECTION_TYPE_HDCP; CommandInput.ulProtectionLevel = OPM_HDCP_ON; ULONG ulAdditionalParametersSize = 0; BYTE* pbAdditionalParameters = NULL;
Füllen Sie als Nächstes die OPM_CONFIGURE_PARAMETERS-Struktur aus, und berechnen Sie den OMAC.
// Common command parameters OPM_CONFIGURE_PARAMETERS Command; ZeroMemory(&Command, sizeof(Command)); Command.guidSetting = OPM_SET_PROTECTION_LEVEL; Command.ulSequenceNumber = uCommandSeq; Command.cbParametersSize = sizeof(OPM_SET_PROTECTION_LEVEL_PARAMETERS); CopyMemory(&Command.abParameters[0], (BYTE*)&CommandInput, Command.cbParametersSize); // Sign the command structure, not including the omac field. hr = ComputeOMAC( AesKey, (BYTE*)&Command + OPM_OMAC_SIZE, sizeof(OPM_CONFIGURE_PARAMETERS) - OPM_OMAC_SIZE, &Command.omac ); if (FAILED(hr)) { goto done; }
Um den Befehl zu senden, rufen Sie IOPMVideoOutput::Configure auf. Denken Sie daran, die Befehlssequenznummer nach jedem Befehl inkrementieren.
// Send the command. hr = pVideoOutput->Configure( &Command, 0, // Size of additional command data. NULL // Additional command data. ); if (FAILED(hr)) { goto done; } // Update the sequence number. uCommandSeq++;
Um zu überprüfen, ob HDCP aktiviert ist, senden Sie eine OPM_GET_VIRTUAL_PROTECTION_LEVEL status-Anforderung (nicht angezeigt).
Berechnen des OMAC-1-Werts
Der folgende Code zeigt, wie der OMAC-1-Wert berechnet wird, der zum Signieren des OPM-Befehls und der Anforderungsstrukturen verwendet wird.
// Helper functions for some bitwise operations.
#define AES_BLOCKLEN (16)
#define AES_KEYSIZE_128 (16)
inline void XOR(
BYTE *lpbLHS,
const BYTE *lpbRHS,
DWORD cbSize = AES_BLOCKLEN
)
{
for( DWORD i = 0; i < cbSize; i++ )
{
lpbLHS[i] ^= lpbRHS[i];
}
}
inline void LShift(const BYTE *lpbOpd, BYTE *lpbRes)
{
for( DWORD i = 0; i < AES_BLOCKLEN; i++ )
{
lpbRes[i] = lpbOpd[i] << 1;
if( i < AES_BLOCKLEN - 1 )
{
lpbRes[i] |= ( (unsigned char)lpbOpd[i+1] ) >> 7;
}
}
}
// Generate OMAC1 signature using AES128
HRESULT ComputeOMAC(
OPM_RANDOM_NUMBER& AesKey, // Session key
PUCHAR pb, // Data
DWORD cb, // Size of the data
OPM_OMAC *pTag // Receives the OMAC
)
{
HRESULT hr = S_OK;
BCRYPT_ALG_HANDLE hAlg = NULL;
BCRYPT_KEY_HANDLE hKey = NULL;
DWORD cbKeyObject = 0;
DWORD cbData = 0;
PBYTE pbKeyObject = NULL;
PUCHAR Key = (PUCHAR)AesKey.abRandomNumber;
struct
{
BCRYPT_KEY_DATA_BLOB_HEADER Header;
UCHAR Key[AES_KEYSIZE_128];
} KeyBlob;
KeyBlob.Header.dwMagic = BCRYPT_KEY_DATA_BLOB_MAGIC;
KeyBlob.Header.dwVersion = BCRYPT_KEY_DATA_BLOB_VERSION1;
KeyBlob.Header.cbKeyData = AES_KEYSIZE_128;
CopyMemory(KeyBlob.Key, Key, sizeof(KeyBlob.Key));
BYTE rgbLU[OPM_OMAC_SIZE];
BYTE rgbLU_1[OPM_OMAC_SIZE];
BYTE rBuffer[OPM_OMAC_SIZE];
hr = BCryptOpenAlgorithmProvider(
&hAlg,
BCRYPT_AES_ALGORITHM,
MS_PRIMITIVE_PROVIDER,
0
);
// Get the size needed for the key data
if (S_OK == hr)
{
hr = BCryptGetProperty(
hAlg,
BCRYPT_OBJECT_LENGTH,
(PBYTE)&cbKeyObject,
sizeof(DWORD),
&cbData,
0
);
}
// Allocate the key data object
if (S_OK == hr)
{
pbKeyObject = new (std::nothrow) BYTE[cbKeyObject];
if (NULL == pbKeyObject)
{
hr = E_OUTOFMEMORY;
}
}
// Set to CBC chain mode
if (S_OK == hr)
{
hr = BCryptSetProperty(
hAlg,
BCRYPT_CHAINING_MODE,
(PBYTE)BCRYPT_CHAIN_MODE_CBC,
sizeof(BCRYPT_CHAIN_MODE_CBC),
0
);
}
// Set the key
if (S_OK == hr)
{
hr = BCryptImportKey(hAlg, NULL, BCRYPT_KEY_DATA_BLOB, &hKey,
pbKeyObject, cbKeyObject, (PUCHAR)&KeyBlob, sizeof(KeyBlob), 0);
}
// Encrypt 0s
if (S_OK == hr)
{
DWORD cbBuffer = sizeof(rBuffer);
ZeroMemory(rBuffer, sizeof(rBuffer));
hr = BCryptEncrypt(hKey, rBuffer, cbBuffer, NULL, NULL, 0,
rBuffer, sizeof(rBuffer), &cbBuffer, 0);
}
// Compute OMAC1 parameters
if (S_OK == hr)
{
const BYTE bLU_ComputationConstant = 0x87;
LPBYTE pbL = rBuffer;
LShift( pbL, rgbLU );
if( pbL[0] & 0x80 )
{
rgbLU[OPM_OMAC_SIZE - 1] ^= bLU_ComputationConstant;
}
LShift( rgbLU, rgbLU_1 );
if( rgbLU[0] & 0x80 )
{
rgbLU_1[OPM_OMAC_SIZE - 1] ^= bLU_ComputationConstant;
}
}
// Generate the hash.
if (S_OK == hr)
{
// Redo the key to restart the CBC.
BCryptDestroyKey(hKey);
hKey = NULL;
hr = BCryptImportKey(hAlg, NULL, BCRYPT_KEY_DATA_BLOB, &hKey,
pbKeyObject, cbKeyObject, (PUCHAR)&KeyBlob, sizeof(KeyBlob), 0);
}
if (S_OK == hr)
{
PUCHAR pbDataInCur = pb;
cbData = cb;
do
{
DWORD cbBuffer = 0;
if (cbData > OPM_OMAC_SIZE)
{
CopyMemory( rBuffer, pbDataInCur, OPM_OMAC_SIZE );
hr = BCryptEncrypt(hKey, rBuffer, sizeof(rBuffer), NULL,
NULL, 0, rBuffer, sizeof(rBuffer), &cbBuffer, 0);
pbDataInCur += OPM_OMAC_SIZE;
cbData -= OPM_OMAC_SIZE;
}
else
{
if (cbData == OPM_OMAC_SIZE)
{
CopyMemory(rBuffer, pbDataInCur, OPM_OMAC_SIZE);
XOR(rBuffer, rgbLU);
}
else
{
ZeroMemory( rBuffer, OPM_OMAC_SIZE );
CopyMemory( rBuffer, pbDataInCur, cbData );
rBuffer[ cbData ] = 0x80;
XOR(rBuffer, rgbLU_1);
}
hr = BCryptEncrypt(hKey, rBuffer, sizeof(rBuffer), NULL, NULL,
0, (PUCHAR)pTag->abOMAC, OPM_OMAC_SIZE, &cbBuffer, 0);
cbData = 0;
}
} while( S_OK == hr && cbData > 0 );
}
// Clean up
if (hKey)
{
BCryptDestroyKey(hKey);
}
if (hAlg)
{
BCryptCloseAlgorithmProvider(hAlg, 0);
}
delete [] pbKeyObject;
return hr;
}
Der OMAC-1-Algorithmus wird unter https://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/tiwata/omac/omac.htmlausführlich beschrieben.
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