白盒 SDK 加密 —— Go 语言中直调 C 动态库实现

1.背景

在重构的历史项目中，有一点是语言转换：从 PHP 转至 Goland ，在压缩资源的同时，享受语言实现级别进步带来的性能红利。

在功能点覆盖上存在白盒 SDK 加密场景，如 流量校验、对端数据传输…等。

• 原 PHP 实现中是通过扩展方式进行调用：将白盒 SDK 以 .so 文件的形式补充至 php-config --extension-dir，并添加 extension=XXX.so 到 php.ini 配置文件。

• 现 Goland 实现中，使用直调 C 动态库的方式实现【无成熟的 go-sdk， 存在额外的实现成本】。

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2.实现方式

在 Goland 中，也提供了像 Java、Python、C++ …中调用 动态库的原生能力，只是在调度过程实现上存在略微不同。

之前架构设计中提到的 千万级入口服务 —— 框架设计(一：组件模式) 组件也是通过 动态库的方式实现。

1. Goland 原生动态库构建的时候只要通过 go build -buildmode=plugin -o XX.so 进行 .go 文件到 .so 动态库的状态转换。

2. C 则需要使用 gcc\g++ gcc/g++ 百科介绍来进行源码文件到 .so 动态库的状态转换。
   

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2.1.C 库 .so 文件生成

将目标 C库 的 .a 文件拆解，重新编译 .so 文件。

ar -x XXprotect_sec.a 
g++ -shared *.o -o XXprotect_sec.so
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有了 .so 文件之后，还需要有 C 库 的接口文件 .h 文件。.h 文件用来在 Goland 调度过程中进行二次封装调用。

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2.2.C 库 .h 文件

在 Goland 中调用 C 库接口，允许存在中间处理环节，即二次封装。而进行的前提是基于 .h 文件提供的 C 库接口。

#pragma once
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/**
* \brief XX get version function
* \return version string.
*/
typedef const void * (*FN10)(void);
#define XX_VERSION() \
((FN10)gsecfv3[1])()

......

/**
* \brief XX initialize function
* \return return context if successful
*/
typedef void * (*FN11)(const char *, char *, char *);
#define XX_INIT(akey, encrypt_key, decrypt_key) \
((FN11)gsecfv3[2])(akey, encrypt_key, decrypt_key)
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2.3.Goland 调用实现

此处聚焦 直调 C 库调用过程，白盒 SDK 加密逻辑及原理 可留言沟通 或 关注后续博文 。

2.3.1 整体

先整体看：在 package 下方的依赖包引入中，import "C" 必须单起一行，且二次封装的接口务必以注释的方式在其上方编排；下方 Goland 函数中使用时，以 C 库开头直接调用即可。

需要注意的是：

1. 注释中的 #include .h 行，不仅仅是 C 库的接口，也可以是 C 中的原生包。比如：#include …
2. Goland 中调用使用到的 C 库，务必在注释行引入。如果不引入，项目编译时就会报出 could not determine kind of name for C.XX...错误。
3. C 动态库编译的版本与 Goland 执行版本中的需兼容。否则会报出 ：c running gcc failed: exit status 1 //opt/compiler/gcc-8.2/lib64/libstdc++.so.6: undefined reference to... 错误。

package encrypt

/*
   #cgo CFLAGS: -I.
   #cgo LDFLAGS: -L. -lXXprotect_sec -Wl,-rpath,./
   #include "XXlib_v3.h" // C 库接口文件

   const char *XX_version() {
       return XX_VERSION();
   }

   void *XX_init(const char *akey, char *encrypt_key, char *decrypt_key) {
       return  XX_INIT(akey, encrypt_key, decrypt_key);
   }
	......
   int XX_destory(void *context) {
       return XX_DESTORY(context);
   }

*/
import "C" // import “C” 必须单起一行，并且紧跟在注释行之后

import (
	"context"
	"reflect"
	......
	"unsafe"
)

func XXEncrypt(ctx context.Context, tp string, data string, ver string, iv string) (string, error) {
	iv = iv + "\x00"
	// 打印白盒SDK版本号
	log.Println(C.GoString(C.bdswb_version()))
	......
	return "", nil
}
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2.3.2 注释块部分

接下来，看到注释块中，前两行标记了当前 C 库调用动态库 的位置及特征。使用的是 #cgo cgo 详细介绍 方式。

在注释主体中，是对 C 库接口的二次封装，类似 Hook 方式，给予开发者适当的操作空间。

需要注意的是：

1. 动态库在项目编译时，需要在 环境变量中引入。可覆盖、追加变量 LD_LIBRARY_PATH，否则无法从位置路径中获取到 .so 动态库。比如：export LD_LIBRARY_PATH=/root/codes/XXXso/path:$LD_LIBRARY_PATH
2. 最好是在 ~/.bash_profile 中变更，这样对每次终端都生效，不要忘记重启 source ~/.bash_profile。

2.3.3 逻辑实现部分

在 Goland 实现部分，特地写了 iv = iv + "\x00" 代码行。这里是将 Goland 中的字符串转为 C 中的格式。这种写法是未引用 C 库原生函数的情况下进行。另一种方式是使用原生库，不过需要在 注释部分追加对应的包。

需要注意的是：

1. 在 Goland 调用的参数部分，格式需要转换为 C 中的样式，会比较常用到 (*C.uchar)(unsafe.Pointer) … 等业务开发中少用到的转换方式。

3.小结

整体下来看，Goland 中直调 C 库 操作是很流程化的。在此前提下，也给予了调用规则适当的灵活性。

但综上，是不建议初学者使用的。尤其是不充分了解、熟悉 Goland、C 语言特性 及 项目主体逻辑、C 库逻辑 的场景；

1. 在调用过程调试中，数据格式转换、库函数使用…等语言差异导致的问题容易频发。
2. C 动态库 对于 Goland 调用主体来讲，完全是黑盒、透明的，出现问题不易排查且是维护盲区。