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Incorporate the crypto man page into the OpenSSL guide
authorMatt Caswell <matt@openssl.org>
Thu, 13 Jul 2023 14:02:40 +0000 (15:02 +0100)
committerTomas Mraz <tomas@openssl.org>
Tue, 8 Aug 2023 16:42:41 +0000 (18:42 +0200)
Some content has been moved out into the general libraries introduction.
Reformat and fill in some gaps with what remains.

Reviewed-by: Hugo Landau <hlandau@openssl.org>
Reviewed-by: Tim Hudson <tjh@openssl.org>
Reviewed-by: Matthias St. Pierre <Matthias.St.Pierre@ncp-e.com>
Reviewed-by: Anton Arapov <anton@openssl.org>
(Merged from https://github.com/openssl/openssl/pull/21560)

doc/man7/crypto.pod [deleted file]
doc/man7/ossl-guide-libcrypto-introduction.pod [new file with mode: 0644]

diff --git a/doc/man7/crypto.pod b/doc/man7/crypto.pod
deleted file mode 100644 (file)
index 9224a22..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,580 +0,0 @@
-=pod
-
-=head1 NAME
-
-crypto - OpenSSL cryptographic library
-
-=head1 SYNOPSIS
-
-See the individual manual pages for details.
-
-=head1 DESCRIPTION
-
-The OpenSSL crypto library (C<libcrypto>) implements a wide range of
-cryptographic algorithms used in various Internet standards. The services
-provided by this library are used by the OpenSSL implementations of TLS and
-CMS, and they have also been used to implement many other third party products
-and protocols.
-
-The functionality includes symmetric encryption, public key cryptography, key
-agreement, certificate handling, cryptographic hash functions, cryptographic
-pseudo-random number generators, message authentication codes (MACs), key
-derivation functions (KDFs), and various utilities.
-
-=head2 Algorithms
-
-Cryptographic primitives such as the SHA256 digest, or AES encryption are
-referred to in OpenSSL as "algorithms". Each algorithm may have multiple
-implementations available for use. For example the RSA algorithm is available as
-a "default" implementation suitable for general use, and a "fips" implementation
-which has been validated to FIPS standards for situations where that is
-important. It is also possible that a third party could add additional
-implementations such as in a hardware security module (HSM).
-
-=head2 Operations
-
-Different algorithms can be grouped together by their purpose. For example there
-are algorithms for encryption, and different algorithms for digesting data.
-These different groups are known as "operations" in OpenSSL. Each operation
-has a different set of functions associated with it. For example to perform an
-encryption operation using AES (or any other encryption algorithm) you would use
-the encryption functions detailed on the L<EVP_EncryptInit(3)> page. Or to
-perform a digest operation using SHA256 then you would use the digesting
-functions on the L<EVP_DigestInit(3)> page.
-
-=head2 Providers
-
-A provider in OpenSSL is a component that collects together algorithm
-implementations. In order to use an algorithm you must have at least one
-provider loaded that contains an implementation of it. OpenSSL comes with a
-number of providers and they may also be obtained from third parties. If you
-don't load a provider explicitly (either in program code or via config) then the
-OpenSSL built-in "default" provider will be automatically loaded.
-
-=head2 Library contexts
-
-A library context can be thought of as a "scope" within which configuration
-options take effect. When a provider is loaded, it is only loaded within the
-scope of a given library context. In this way it is possible for different
-components of a complex application to each use a different library context and
-have different providers loaded with different configuration settings.
-
-If an application does not explicitly create a library context then the
-"default" library context will be used.
-
-Library contexts are represented by the B<OSSL_LIB_CTX> type. Many OpenSSL API
-functions take a library context as a parameter. Applications can always pass
-B<NULL> for this parameter to just use the default library context.
-
-The default library context is automatically created the first time it is
-needed. This will automatically load any available configuration file and will
-initialise OpenSSL for use. Unlike in earlier versions of OpenSSL (prior to
-1.1.0) no explicit initialisation steps need to be taken.
-
-Similarly when the application exits the default library context is
-automatically destroyed. No explicit de-initialisation steps need to be taken.
-
-See L<OSSL_LIB_CTX(3)> for more information about library contexts.
-See also L</ALGORITHM FETCHING>.
-
-=head2 Multi-threaded applications
-
-As long as OpenSSL has been built with support for threads (the default case
-on most platforms) then most OpenSSL I<functions> are thread-safe in the sense
-that it is safe to call the same function from multiple threads at the same
-time. However most OpenSSL I<data structures> are not thread-safe. For example
-the L<BIO_write(3)> and L<BIO_read(3)> functions are thread safe. However it
-would not be thread safe to call BIO_write() from one thread while calling
-BIO_read() in another where both functions are passed the same B<BIO> object
-since both of them may attempt to make changes to the same B<BIO> object.
-
-There are exceptions to these rules. A small number of functions are not thread
-safe at all. Where this is the case this restriction should be noted in the
-documentation for the function. Similarly some data structures may be partially
-or fully thread safe. For example it is safe to use an B<OSSL_LIB_CTX> in
-multiple threads.
-
-See L<openssl-threads(7)> for a more detailed discussion on OpenSSL threading
-support.
-
-=head1 ALGORITHM FETCHING
-
-In order to use an algorithm an implementation for it must first be "fetched".
-Fetching is the process of looking through the available implementations,
-applying selection criteria (via a property query string), and finally choosing
-the implementation that will be used.
-
-Two types of fetching are supported by OpenSSL - explicit fetching and implicit
-fetching.
-
-=head2 Property query strings
-
-When fetching an algorithm it is possible to specify a property query string to
-guide the selection process. For example a property query string of
-"provider=default" could be used to force the selection to only consider
-algorithm implementations in the default provider.
-
-Property query strings can be specified explicitly as an argument to a function.
-It is also possible to specify a default property query string for the whole
-library context using the L<EVP_set_default_properties(3)> or
-L<EVP_default_properties_enable_fips(3)> functions. Where both
-default properties and function specific properties are specified then they are
-combined. Function specific properties will override default properties where
-there is a conflict.
-
-See L<property(7)> for more information about properties.
-
-=head2 Explicit fetching
-
-Users of the OpenSSL libraries never query a provider directly for an algorithm
-implementation. Instead, the diverse OpenSSL APIs often have explicit fetching
-functions that do the work, and they return an appropriate algorithm object back
-to the user. These functions usually have the name C<APINAME_fetch>, where
-C<APINAME> is the name of the operation. For example L<EVP_MD_fetch(3)> can
-be used to explicitly fetch a digest algorithm implementation. The user is
-responsible for freeing the object returned from the C<APINAME_fetch> function
-using C<APINAME_free> when it is no longer needed.
-
-These fetching functions follow a fairly common pattern, where three
-arguments are passed:
-
-=over 4
-
-=item The library context
-
-See L<OSSL_LIB_CTX(3)> for a more detailed description.
-This may be NULL to signify the default (global) library context, or a
-context created by the user. Only providers loaded in this library context (see
-L<OSSL_PROVIDER_load(3)>) will be considered by the fetching function. In case
-no provider has been loaded in this library context then the default provider
-will be loaded as a fallback (see L<OSSL_PROVIDER-default(7)>).
-
-=item An identifier
-
-For all currently implemented fetching functions this is the algorithm name.
-
-=item A property query string
-
-The property query string used to guide selection of the algorithm
-implementation.
-
-=back
-
-The algorithm implementation that is fetched can then be used with other diverse
-functions that use them. For example the L<EVP_DigestInit_ex(3)> function takes
-as a parameter an B<EVP_MD> object which may have been returned from an earlier
-call to L<EVP_MD_fetch(3)>.
-
-=head2 Implicit fetching
-
-OpenSSL has a number of functions that return an algorithm object with no
-associated implementation, such as L<EVP_sha256(3)>, L<EVP_aes_128_cbc(3)>,
-L<EVP_get_cipherbyname(3)> or L<EVP_get_digestbyname(3)>. These are present for
-compatibility with OpenSSL before version 3.0 where explicit fetching was not
-available.
-
-When they are used with functions like L<EVP_DigestInit_ex(3)> or
-L<EVP_CipherInit_ex(3)>, the actual implementation to be used is
-fetched implicitly using default search criteria.
-
-In some cases implicit fetching can also occur when a NULL algorithm parameter
-is supplied. In this case an algorithm implementation is implicitly fetched
-using default search criteria and an algorithm name that is consistent with
-the context in which it is being used.
-
-Functions that revolve around B<EVP_PKEY_CTX> and L<EVP_PKEY(3)>, such as
-L<EVP_DigestSignInit(3)> and friends, all fetch the implementations
-implicitly.  Because these functions involve both an operation type (such as
-L<EVP_SIGNATURE(3)>) and an L<EVP_KEYMGMT(3)> for the L<EVP_PKEY(3)>, they try
-the following:
-
-=over 4
-
-=item 1.
-
-Fetch the operation type implementation from any provider given a library
-context and property string stored in the B<EVP_PKEY_CTX>.
-
-If the provider of the operation type implementation is different from the
-provider of the L<EVP_PKEY(3)>'s L<EVP_KEYMGMT(3)> implementation, try to
-fetch a L<EVP_KEYMGMT(3)> implementation in the same provider as the operation
-type implementation and export the L<EVP_PKEY(3)> to it (effectively making a
-temporary copy of the original key).
-
-If anything in this step fails, the next step is used as a fallback.
-
-=item 2.
-
-As a fallback, try to fetch the operation type implementation from the same
-provider as the original L<EVP_PKEY(3)>'s L<EVP_KEYMGMT(3)>, still using the
-property string from the B<EVP_PKEY_CTX>.
-
-=back
-
-=head2 Performance
-
-If you perform the same operation many times then it is recommended to use
-L</Explicit fetching> to prefetch an algorithm once initially,
-and then pass this created object to any operations that are currently
-using L</Implicit fetching>.
-See an example of Explicit fetching in L</USING ALGORITHMS IN APPLICATIONS>.
-
-Prior to OpenSSL 3.0, constant method tables (such as EVP_sha256()) were used
-directly to access methods. If you pass one of these convenience functions
-to an operation the fixed methods are ignored, and only the name is used to
-internally fetch methods from a provider.
-
-If the prefetched object is not passed to operations, then any implicit
-fetch will use the internally cached prefetched object, but it will
-still be slower than passing the prefetched object directly.
-
-Fetching via a provider offers more flexibility, but it is slower than the
-old method, since it must search for the algorithm in all loaded providers,
-and then populate the method table using provider supplied methods.
-Internally OpenSSL caches similar algorithms on the first fetch
-(so loading a digest caches all digests).
-
-The following methods can be used for prefetching:
-
-=over 4
-
-=item L<EVP_MD_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_CIPHER_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_KDF_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_MAC_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_KEM_fetch(3)>
-
-=item L<OSSL_ENCODER_fetch(3)>
-
-=item L<OSSL_DECODER_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_RAND_fetch(3)>
-
-=back
-
-The following methods are used internally when performing operations:
-
-=over 4
-
-=item L<EVP_KEYMGMT_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_KEYEXCH_fetch(3)>
-
-=item L<EVP_SIGNATURE_fetch(3)>
-
-=item L<OSSL_STORE_LOADER_fetch(3)>
-
-=back
-
-See L<OSSL_PROVIDER-default(7)>, L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)> and
-L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)> for a list of algorithm names that
-can be fetched.
-
-=head1 FETCHING EXAMPLES
-
-The following section provides a series of examples of fetching algorithm
-implementations.
-
-Fetch any available implementation of SHA2-256 in the default context. Note
-that some algorithms have aliases. So "SHA256" and "SHA2-256" are synonymous:
-
- EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", NULL);
- ...
- EVP_MD_free(md);
-
-Fetch any available implementation of AES-128-CBC in the default context:
-
- EVP_CIPHER *cipher = EVP_CIPHER_fetch(NULL, "AES-128-CBC", NULL);
- ...
- EVP_CIPHER_free(cipher);
-
-Fetch an implementation of SHA2-256 from the default provider in the default
-context:
-
- EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", "provider=default");
- ...
- EVP_MD_free(md);
-
-Fetch an implementation of SHA2-256 that is not from the default provider in the
-default context:
-
- EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", "provider!=default");
- ...
- EVP_MD_free(md);
-
-Fetch an implementation of SHA2-256 from the default provider in the specified
-context:
-
- EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(ctx, "SHA2-256", "provider=default");
- ...
- EVP_MD_free(md);
-
-Load the legacy provider into the default context and then fetch an
-implementation of WHIRLPOOL from it:
-
- /* This only needs to be done once - usually at application start up */
- OSSL_PROVIDER *legacy = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "legacy");
-
- EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "WHIRLPOOL", "provider=legacy");
- ...
- EVP_MD_free(md);
-
-Note that in the above example the property string "provider=legacy" is optional
-since, assuming no other providers have been loaded, the only implementation of
-the "whirlpool" algorithm is in the "legacy" provider. Also note that the
-default provider should be explicitly loaded if it is required in addition to
-other providers:
-
- /* This only needs to be done once - usually at application start up */
- OSSL_PROVIDER *legacy = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "legacy");
- OSSL_PROVIDER *default = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "default");
-
- EVP_MD *md_whirlpool = EVP_MD_fetch(NULL, "whirlpool", NULL);
- EVP_MD *md_sha256 = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", NULL);
- ...
- EVP_MD_free(md_whirlpool);
- EVP_MD_free(md_sha256);
-
-=head1 OPENSSL PROVIDERS
-
-OpenSSL comes with a set of providers.
-
-The algorithms available in each of these providers may vary due to build time
-configuration options. The L<openssl-list(1)> command can be used to list the
-currently available algorithms.
-
-The names of the algorithms shown from L<openssl-list(1)> can be used as an
-algorithm identifier to the appropriate fetching function. Also see the provider
-specific manual pages linked below for further details about using the
-algorithms available in each of the providers.
-
-As well as the OpenSSL providers third parties can also implement providers.
-For information on writing a provider see L<provider(7)>.
-
-=head2 Default provider
-
-The default provider is built in as part of the F<libcrypto> library and
-contains all of the most commonly used algorithm implementations. Should it be
-needed (if other providers are loaded and offer implementations of the same
-algorithms), the property query string "provider=default" can be used as a
-search criterion for these implementations.  The default provider includes all
-of the functionality in the base provider below.
-
-If you don't load any providers at all then the "default" provider will be
-automatically loaded. If you explicitly load any provider then the "default"
-provider would also need to be explicitly loaded if it is required.
-
-See L<OSSL_PROVIDER-default(7)>.
-
-=head2 Base provider
-
-The base provider is built in as part of the F<libcrypto> library and contains
-algorithm implementations for encoding and decoding for OpenSSL keys.
-Should it be needed (if other providers are loaded and offer
-implementations of the same algorithms), the property query string
-"provider=base" can be used as a search criterion for these implementations.
-Some encoding and decoding algorithm implementations are not FIPS algorithm
-implementations in themselves but support algorithms from the FIPS provider and
-are allowed for use in "FIPS mode". The property query string "fips=yes" can be
-used to select such algorithms.
-
-See L<OSSL_PROVIDER-base(7)>.
-
-=head2 FIPS provider
-
-The FIPS provider is a dynamically loadable module, and must therefore
-be loaded explicitly, either in code or through OpenSSL configuration
-(see L<config(5)>). It contains algorithm implementations that have been
-validated according to the FIPS 140-2 standard. Should it be needed (if other
-providers are loaded and offer implementations of the same algorithms), the
-property query string "provider=fips" can be used as a search criterion for
-these implementations. All approved algorithm implementations in the FIPS
-provider can also be selected with the property "fips=yes". The FIPS provider
-may also contain non-approved algorithm implementations and these can be
-selected with the property "fips=no".
-
-See L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)> and L<fips_module(7)>.
-
-=head2 Legacy provider
-
-The legacy provider is a dynamically loadable module, and must therefore
-be loaded explicitly, either in code or through OpenSSL configuration
-(see L<config(5)>). It contains algorithm implementations that are considered
-insecure, or are no longer in common use such as MD2 or RC4. Should it be needed
-(if other providers are loaded and offer implementations of the same algorithms),
-the property "provider=legacy" can be used as a search criterion for these
-implementations.
-
-See L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)>.
-
-=head2 Null provider
-
-The null provider is built in as part of the F<libcrypto> library. It contains
-no algorithms in it at all. When fetching algorithms the default provider will
-be automatically loaded if no other provider has been explicitly loaded. To
-prevent that from happening you can explicitly load the null provider.
-
-See L<OSSL_PROVIDER-null(7)>.
-
-=head1 USING ALGORITHMS IN APPLICATIONS
-
-Cryptographic algorithms are made available to applications through use of the
-"EVP" APIs. Each of the various operations such as encryption, digesting,
-message authentication codes, etc., have a set of EVP function calls that can
-be invoked to use them. See the L<evp(7)> page for further details.
-
-Most of these follow a common pattern. A "context" object is first created. For
-example for a digest operation you would use an B<EVP_MD_CTX>, and for an
-encryption/decryption operation you would use an B<EVP_CIPHER_CTX>. The
-operation is then initialised ready for use via an "init" function - optionally
-passing in a set of parameters (using the L<OSSL_PARAM(3)> type) to configure how
-the operation should behave. Next data is fed into the operation in a series of
-"update" calls. The operation is finalised using a "final" call which will
-typically provide some kind of output. Finally the context is cleaned up and
-freed.
-
-The following shows a complete example for doing this process for digesting
-data using SHA256. The process is similar for other operations such as
-encryption/decryption, signatures, message authentication codes, etc.
-
- #include <stdio.h>
- #include <openssl/evp.h>
- #include <openssl/bio.h>
- #include <openssl/err.h>
-
- int main(void)
- {
-     EVP_MD_CTX *ctx = NULL;
-     EVP_MD *sha256 = NULL;
-     const unsigned char msg[] = {
-         0x00, 0x01, 0x02, 0x03
-     };
-     unsigned int len = 0;
-     unsigned char *outdigest = NULL;
-     int ret = 1;
-
-     /* Create a context for the digest operation */
-     ctx = EVP_MD_CTX_new();
-     if (ctx == NULL)
-         goto err;
-
-     /*
-      * Fetch the SHA256 algorithm implementation for doing the digest. We're
-      * using the "default" library context here (first NULL parameter), and
-      * we're not supplying any particular search criteria for our SHA256
-      * implementation (second NULL parameter). Any SHA256 implementation will
-      * do.
-      * In a larger application this fetch would just be done once, and could
-      * be used for multiple calls to other operations such as EVP_DigestInit_ex().
-      */
-     sha256 = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA256", NULL);
-     if (sha256 == NULL)
-         goto err;
-
-    /* Initialise the digest operation */
-    if (!EVP_DigestInit_ex(ctx, sha256, NULL))
-        goto err;
-
-     /*
-      * Pass the message to be digested. This can be passed in over multiple
-      * EVP_DigestUpdate calls if necessary
-      */
-     if (!EVP_DigestUpdate(ctx, msg, sizeof(msg)))
-         goto err;
-
-     /* Allocate the output buffer */
-     outdigest = OPENSSL_malloc(EVP_MD_get_size(sha256));
-     if (outdigest == NULL)
-         goto err;
-
-     /* Now calculate the digest itself */
-     if (!EVP_DigestFinal_ex(ctx, outdigest, &len))
-         goto err;
-
-     /* Print out the digest result */
-     BIO_dump_fp(stdout, outdigest, len);
-
-     ret = 0;
-
-  err:
-     /* Clean up all the resources we allocated */
-     OPENSSL_free(outdigest);
-     EVP_MD_free(sha256);
-     EVP_MD_CTX_free(ctx);
-     if (ret != 0)
-        ERR_print_errors_fp(stderr);
-     return ret;
- }
-
-=head1 CONFIGURATION
-
-By default OpenSSL will load a configuration file when it is first used. This
-will set up various configuration settings within the default library context.
-Applications that create their own library contexts may optionally configure
-them with a config file using the L<OSSL_LIB_CTX_load_config(3)> function.
-
-The configuration file can be used to automatically load providers and set up
-default property query strings.
-
-For information on the OpenSSL configuration file format see L<config(5)>.
-
-=head1 ENCODING AND DECODING KEYS
-
-Many algorithms require the use of a key. Keys can be generated dynamically
-using the EVP APIs (for example see L<EVP_PKEY_Q_keygen(3)>). However it is often
-necessary to save or load keys (or their associated parameters) to or from some
-external format such as PEM or DER (see L<openssl-glossary(7)>). OpenSSL uses
-encoders and decoders to perform this task.
-
-Encoders and decoders are just algorithm implementations in the same way as
-any other algorithm implementation in OpenSSL. They are implemented by
-providers. The OpenSSL encoders and decoders are available in the default
-provider. They are also duplicated in the base provider.
-
-For information about encoders see L<OSSL_ENCODER_CTX_new_for_pkey(3)>. For
-information about decoders see L<OSSL_DECODER_CTX_new_for_pkey(3)>.
-
-=head1 LIBRARY CONVENTIONS
-
-Many OpenSSL functions that "get" or "set" a value follow a naming convention
-using the numbers B<0> and B<1>, i.e. "get0", "get1", "set0" and "set1". This
-can also apply to some functions that "add" a value to an existing set, i.e.
-"add0" and "add1".
-
-For example the functions:
-
- int X509_CRL_add0_revoked(X509_CRL *crl, X509_REVOKED *rev);
- int X509_add1_trust_object(X509 *x, const ASN1_OBJECT *obj);
-
-In the B<0> version the ownership of the object is passed to (for an add or set)
-or retained by (for a get) the parent object. For example after calling the
-X509_CRL_add0_revoked() function above, ownership of the I<rev> object is passed
-to the I<crl> object. Therefore, after calling this function I<rev> should not
-be freed directly. It will be freed implicitly when I<crl> is freed.
-
-In the B<1> version the ownership of the object is not passed to or retained by
-the parent object. Instead a copy or "up ref" of the object is performed. So
-after calling the X509_add1_trust_object() function above the application will
-still be responsible for freeing the I<obj> value where appropriate.
-
-=head1 SEE ALSO
-
-L<openssl(1)>, L<ssl(7)>, L<evp(7)>, L<OSSL_LIB_CTX(3)>, L<openssl-threads(7)>,
-L<property(7)>, L<OSSL_PROVIDER-default(7)>, L<OSSL_PROVIDER-base(7)>,
-L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)>, L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)>, L<OSSL_PROVIDER-null(7)>,
-L<openssl-glossary(7)>, L<provider(7)>
-
-=head1 COPYRIGHT
-
-Copyright 2000-2022 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
-
-Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
-this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
-in the file LICENSE in the source distribution or at
-L<https://www.openssl.org/source/license.html>.
-
-=cut
diff --git a/doc/man7/ossl-guide-libcrypto-introduction.pod b/doc/man7/ossl-guide-libcrypto-introduction.pod
new file mode 100644 (file)
index 0000000..719f947
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,398 @@
+=pod
+
+=head1 NAME
+
+ossl-guide-libcrypto-introduction, crypto
+- OpenSSL Guide: An introduction to libcrypto
+
+
+=head1 INTRODUCTION
+
+The OpenSSL cryptography library (C<libcrypto>) enables access to a wide range
+of cryptographic algorithms used in various Internet standards. The services
+provided by this library are used by the OpenSSL implementations of TLS and
+CMS, and they have also been used to implement many other third party products
+and protocols.
+
+The functionality includes symmetric encryption, public key cryptography, key
+agreement, certificate handling, cryptographic hash functions, cryptographic
+pseudo-random number generators, message authentication codes (MACs), key
+derivation functions (KDFs), and various utilities.
+
+=head2 Algorithms
+
+Cryptographic primitives such as the SHA256 digest, or AES encryption are
+referred to in OpenSSL as "algorithms". Each algorithm may have multiple
+implementations available for use. For example the RSA algorithm is available as
+a "default" implementation suitable for general use, and a "fips" implementation
+which has been validated to FIPS 140 standards for situations where that is
+important. It is also possible that a third party could add additional
+implementations such as in a hardware security module (HSM).
+
+Algorithms are implemented in providers. See
+L<ossl-guide-libraries-introduction(7)> for information about providers.
+
+=head2 Operations
+
+Different algorithms can be grouped together by their purpose. For example there
+are algorithms for encryption, and different algorithms for digesting data.
+These different groups are known as "operations" in OpenSSL. Each operation
+has a different set of functions associated with it. For example to perform an
+encryption operation using AES (or any other encryption algorithm) you would use
+the encryption functions detailed on the L<EVP_EncryptInit(3)> page. Or to
+perform a digest operation using SHA256 then you would use the digesting
+functions on the L<EVP_DigestInit(3)> page.
+
+=head1 ALGORITHM FETCHING
+
+In order to use an algorithm an implementation for it must first be "fetched".
+Fetching is the process of looking through the available implementations,
+applying selection criteria (via a property query string), and finally choosing
+the implementation that will be used.
+
+Two types of fetching are supported by OpenSSL - L</Explicit fetching> and
+L</Implicit fetching>.
+
+=head2 Explicit fetching
+
+Explicit fetching involves directly calling a specific API to fetch an algorithm
+implementation from a provider. This fetched object can then be passed to other
+APIs. These explicit fetching functions usually have the name C<APINAME_fetch>,
+where C<APINAME> is the name of the operation. For example L<EVP_MD_fetch(3)>
+can be used to explicitly fetch a digest algorithm implementation. The user is
+responsible for freeing the object returned from the C<APINAME_fetch> function
+using C<APINAME_free> when it is no longer needed.
+
+These fetching functions follow a fairly common pattern, where three
+arguments are passed:
+
+=over 4
+
+=item The library context
+
+See L<OSSL_LIB_CTX(3)> for a more detailed description.
+This may be NULL to signify the default (global) library context, or a
+context created by the user. Only providers loaded in this library context (see
+L<OSSL_PROVIDER_load(3)>) will be considered by the fetching function. In case
+no provider has been loaded in this library context then the default provider
+will be loaded as a fallback (see L<OSSL_PROVIDER-default(7)>).
+
+=item An identifier
+
+For all currently implemented fetching functions this is the algorithm name.
+Each provider supports a list of algorithm implementations. See the provider
+specific documentation for information on the algorithm implementations
+available in each provider:
+L<OSSL_PROVIDER-default(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS>,
+L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS>,
+L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS> and
+L<OSSL_PROVIDER-base(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS>.
+
+=item A property query string
+
+The property query string used to guide selection of the algorithm
+implementation. See
+L<ossl-guide-libraries-introduction(7)/PROPERTY QUERY STRINGS>.
+
+=back
+
+The algorithm implementation that is fetched can then be used with other diverse
+functions that use them. For example the L<EVP_DigestInit_ex(3)> function takes
+as a parameter an B<EVP_MD> object which may have been returned from an earlier
+call to L<EVP_MD_fetch(3)>.
+
+=head2 Implicit fetching
+
+OpenSSL has a number of functions that return an algorithm object with no
+associated implementation, such as L<EVP_sha256(3)>, L<EVP_aes_128_cbc(3)>,
+L<EVP_get_cipherbyname(3)> or L<EVP_get_digestbyname(3)>. These are present for
+compatibility with OpenSSL before version 3.0 where explicit fetching was not
+available.
+
+When they are used with functions like L<EVP_DigestInit_ex(3)> or
+L<EVP_CipherInit_ex(3)>, the actual implementation to be used is
+fetched implicitly using default search criteria (which uses NULL for the
+library context and property query string).
+
+In some cases implicit fetching can also occur when a NULL algorithm parameter
+is supplied. In this case an algorithm implementation is implicitly fetched
+using default search criteria and an algorithm name that is consistent with
+the context in which it is being used.
+
+Functions that use an B<EVP_PKEY_CTX> or an L<EVP_PKEY(3)>, such as
+L<EVP_DigestSignInit(3)>, all fetch the implementations implicitly. Usually the
+algorithm to fetch is determined based on the type of key that is being used and
+the function that has been called.
+
+=head2 Performance
+
+If you perform the same operation many times with the same algorithm then it is
+recommended to use a single explicit fetch of the algorithm and then reuse the
+explicitly fetched algorithm each subsequent time. This will typically be
+faster than implicitly fetching the algorithm every time you use it. See an
+example of Explicit fetching in L</USING ALGORITHMS IN APPLICATIONS>.
+
+Prior to OpenSSL 3.0, functions such as EVP_sha256() which return a "const"
+object were used directly to indicate the algorithm to use in various function
+calls. If you pass the return value of one of these convenience functions to an
+operation then you are using implicit fetching. If you are converting an
+application that worked with an OpenSSL version prior to OpenSSL 3.0 then
+consider changing instances of implicit fetching to explicit fetching instead.
+
+If an explicitly fetched object is not passed to an operation, then any implicit
+fetch will use an internally cached prefetched object, but it will
+still be slower than passing the explicitly fetched object directly.
+
+The following functions can be used for explicit fetching:
+
+=over 4
+
+=item L<EVP_MD_fetch(3)>
+
+Fetch a message digest/hashing algorithm implementation.
+
+=item L<EVP_CIPHER_fetch(3)>
+
+Fetch a symmetric cipher algorithm implementation.
+
+=item L<EVP_KDF_fetch(3)>
+
+Fetch a Key Derivation Function (KDF) algorithm implementation.
+
+=item L<EVP_MAC_fetch(3)>
+
+Fetch a Message Authentication Code (MAC) algorithm implementation.
+
+=item L<EVP_KEM_fetch(3)>
+
+Fetch a Key Encapsulation Mechanism (KEM) algorithm implementation
+
+=item L<OSSL_ENCODER_fetch(3)>
+
+Fetch an encoder algorithm implementation (e.g. to encode keys to a specified
+format).
+
+=item L<OSSL_DECODER_fetch(3)>
+
+Fetch a decoder algorithm implementation (e.g. to decode keys from a specified
+format).
+
+=item L<EVP_RAND_fetch(3)>
+
+Fetch a Pseudo Random Number Generator (PRNG) algorithm implementation.
+
+=back
+
+See L<OSSL_PROVIDER-default(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS>,
+L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS>,
+L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS> and
+L<OSSL_PROVIDER-base(7)/OPERATIONS AND ALGORITHMS> for a list of algorithm names
+that can be fetched.
+
+=head1 FETCHING EXAMPLES
+
+The following section provides a series of examples of fetching algorithm
+implementations.
+
+Fetch any available implementation of SHA2-256 in the default context. Note
+that some algorithms have aliases. So "SHA256" and "SHA2-256" are synonymous:
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", NULL);
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Fetch any available implementation of AES-128-CBC in the default context:
+
+ EVP_CIPHER *cipher = EVP_CIPHER_fetch(NULL, "AES-128-CBC", NULL);
+ ...
+ EVP_CIPHER_free(cipher);
+
+Fetch an implementation of SHA2-256 from the default provider in the default
+context:
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", "provider=default");
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Fetch an implementation of SHA2-256 that is not from the default provider in the
+default context:
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", "provider!=default");
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Fetch an implementation of SHA2-256 that is preferably from the FIPS provider in
+the default context:
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", "provider=?fips");
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Fetch an implementation of SHA2-256 from the default provider in the specified
+library context:
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(libctx, "SHA2-256", "provider=default");
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Load the legacy provider into the default context and then fetch an
+implementation of WHIRLPOOL from it:
+
+ /* This only needs to be done once - usually at application start up */
+ OSSL_PROVIDER *legacy = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "legacy");
+
+ EVP_MD *md = EVP_MD_fetch(NULL, "WHIRLPOOL", "provider=legacy");
+ ...
+ EVP_MD_free(md);
+
+Note that in the above example the property string "provider=legacy" is optional
+since, assuming no other providers have been loaded, the only implementation of
+the "whirlpool" algorithm is in the "legacy" provider. Also note that the
+default provider should be explicitly loaded if it is required in addition to
+other providers:
+
+ /* This only needs to be done once - usually at application start up */
+ OSSL_PROVIDER *legacy = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "legacy");
+ OSSL_PROVIDER *default = OSSL_PROVIDER_load(NULL, "default");
+
+ EVP_MD *md_whirlpool = EVP_MD_fetch(NULL, "whirlpool", NULL);
+ EVP_MD *md_sha256 = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA2-256", NULL);
+ ...
+ EVP_MD_free(md_whirlpool);
+ EVP_MD_free(md_sha256);
+
+
+=head1 USING ALGORITHMS IN APPLICATIONS
+
+Cryptographic algorithms are made available to applications through use of the
+"EVP" APIs. Each of the various operations such as encryption, digesting,
+message authentication codes, etc., have a set of EVP function calls that can
+be invoked to use them. See the L<evp(7)> page for further details.
+
+Most of these follow a common pattern. A "context" object is first created. For
+example for a digest operation you would use an B<EVP_MD_CTX>, and for an
+encryption/decryption operation you would use an B<EVP_CIPHER_CTX>. The
+operation is then initialised ready for use via an "init" function - optionally
+passing in a set of parameters (using the L<OSSL_PARAM(3)> type) to configure how
+the operation should behave. Next data is fed into the operation in a series of
+"update" calls. The operation is finalised using a "final" call which will
+typically provide some kind of output. Finally the context is cleaned up and
+freed.
+
+The following shows a complete example for doing this process for digesting
+data using SHA256. The process is similar for other operations such as
+encryption/decryption, signatures, message authentication codes, etc. Additional
+examples can be found in the OpenSSL demos (see
+L<ossl-guide-libraries-introduction(7)/DEMO APPLICATIONS>).
+
+ #include <stdio.h>
+ #include <openssl/evp.h>
+ #include <openssl/bio.h>
+ #include <openssl/err.h>
+
+ int main(void)
+ {
+     EVP_MD_CTX *ctx = NULL;
+     EVP_MD *sha256 = NULL;
+     const unsigned char msg[] = {
+         0x00, 0x01, 0x02, 0x03
+     };
+     unsigned int len = 0;
+     unsigned char *outdigest = NULL;
+     int ret = 1;
+
+     /* Create a context for the digest operation */
+     ctx = EVP_MD_CTX_new();
+     if (ctx == NULL)
+         goto err;
+
+     /*
+      * Fetch the SHA256 algorithm implementation for doing the digest. We're
+      * using the "default" library context here (first NULL parameter), and
+      * we're not supplying any particular search criteria for our SHA256
+      * implementation (second NULL parameter). Any SHA256 implementation will
+      * do.
+      * In a larger application this fetch would just be done once, and could
+      * be used for multiple calls to other operations such as EVP_DigestInit_ex().
+      */
+     sha256 = EVP_MD_fetch(NULL, "SHA256", NULL);
+     if (sha256 == NULL)
+         goto err;
+
+    /* Initialise the digest operation */
+    if (!EVP_DigestInit_ex(ctx, sha256, NULL))
+        goto err;
+
+     /*
+      * Pass the message to be digested. This can be passed in over multiple
+      * EVP_DigestUpdate calls if necessary
+      */
+     if (!EVP_DigestUpdate(ctx, msg, sizeof(msg)))
+         goto err;
+
+     /* Allocate the output buffer */
+     outdigest = OPENSSL_malloc(EVP_MD_get_size(sha256));
+     if (outdigest == NULL)
+         goto err;
+
+     /* Now calculate the digest itself */
+     if (!EVP_DigestFinal_ex(ctx, outdigest, &len))
+         goto err;
+
+     /* Print out the digest result */
+     BIO_dump_fp(stdout, outdigest, len);
+
+     ret = 0;
+
+  err:
+     /* Clean up all the resources we allocated */
+     OPENSSL_free(outdigest);
+     EVP_MD_free(sha256);
+     EVP_MD_CTX_free(ctx);
+     if (ret != 0)
+        ERR_print_errors_fp(stderr);
+     return ret;
+ }
+
+=head1 ENCODING AND DECODING KEYS
+
+Many algorithms require the use of a key. Keys can be generated dynamically
+using the EVP APIs (for example see L<EVP_PKEY_Q_keygen(3)>). However it is often
+necessary to save or load keys (or their associated parameters) to or from some
+external format such as PEM or DER (see L<openssl-glossary(7)>). OpenSSL uses
+encoders and decoders to perform this task.
+
+Encoders and decoders are just algorithm implementations in the same way as
+any other algorithm implementation in OpenSSL. They are implemented by
+providers. The OpenSSL encoders and decoders are available in the default
+provider. They are also duplicated in the base provider.
+
+For information about encoders see L<OSSL_ENCODER_CTX_new_for_pkey(3)>. For
+information about decoders see L<OSSL_DECODER_CTX_new_for_pkey(3)>.
+
+As well as using encoders/decoders directly there are also some helper functions
+that can be used for certain well known and commonly used formats. For example
+see L<PEM_read_PrivateKey(3)> and L<PEM_write_PrivateKey(3)> for information
+about reading and writing key data from PEM encoded files.
+
+=head1 FURTHER READING
+
+See L<ossl-guide-libssl-introduction(7)> for an introduction to using C<libssl>.
+
+=head1 SEE ALSO
+
+L<openssl(1)>, L<ssl(7)>, L<evp(7)>, L<OSSL_LIB_CTX(3)>, L<openssl-threads(7)>,
+L<property(7)>, L<OSSL_PROVIDER-default(7)>, L<OSSL_PROVIDER-base(7)>,
+L<OSSL_PROVIDER-FIPS(7)>, L<OSSL_PROVIDER-legacy(7)>, L<OSSL_PROVIDER-null(7)>,
+L<openssl-glossary(7)>, L<provider(7)>
+
+=head1 COPYRIGHT
+
+Copyright 2000-2023 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
+
+Licensed under the Apache License 2.0 (the "License").  You may not use
+this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
+in the file LICENSE in the source distribution or at
+L<https://www.openssl.org/source/license.html>.
+
+=cut