openssl学习

📅 2020-03-29 📂 openssl 👁 0 阅读

openssl学习

安全机制：

加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制、公证

安全服务：

认证
访问控制
数据保密性
	连接保密性
	无连接保密性
	流量保密性
数据完整性
不可否认性

设计基本原则

使用成熟的安全系统
以小人之心度输入数据
外部系统是不安全的
最小授权
减少外部接口
缺省使用安全模式
安全不是似是而非
从STRIDE思考
在入口处检查
从管理上保护好你的系统

安全算法

常用安全技术
认证授权
安全通信
密码算法和协议：
	对称加密
	公钥加密
	单向加密
	认证协议
Linux系统：OpenSSL，gpg（pgp协议的实现）

对称加密算法

对称加密：加密和解密使用同一个密钥

1算法公开
2秘钥不公开
A--data-加密kev-data'-解密key2-data-B
DES keyl = key2

DES:Data Encryption Standard，56bits
3DES：
AES:Advanced（128，192，256bits）
Blowfish，Twofish 
IDEA，RC6，CAST5

特性：

1、加密、解密使用同一个密钥，效率高 2、将原始数据分割成固定大的块，逐个进行加密

缺陷：

1、密钥过多 2、密钥分发 3、数据来源无法确认

非对称加密算法

公钥加密：密钥是成对出现

>公钥：公开给所有人；public key
>私钥：自己留存，必须保证其私密性；secret key

特点：

用公钥加密数据，只能使用与之配对的私钥解密；反之亦然 ## 功能： ``` >数字签名：主要在于让接收方确认发送方身份 >对称密钥交换：发送方用对方的公钥加密一个对称密钥后发送给对方 >数据加密：适合加密较小数音 ```

缺点：

密钥长，加密解密效率低

算法：

RSA（加密，数字签名），DSA（数字签名），ELGamal

Pb{Sa(data)} Pb{data+Sa {hash(data)}} hash(data) Pa(Sa {hash(data)}) key{data+Sa (hash(data))}+Pb(key)

密钥交换

密钥交换：IKE（Internet Key Exchange）

公钥加密： DH（Deffie-Hellman）：生成会话密钥，参看： https://en.wikipedia.org/wiki/Diffie%E2%80%93Hellman_key_exchange

DH：

1、A:a.p协商生成公开的整数a，大素数p B:a，p
2、A：生成隐私数据x区p），计算得出a~×%p，发送给B 
   B：生成隐私数据y，计算得出-a~y%p，发送给A
3、A：计算得出[（a~y%p）~x]%p=a~xy%p，生成为密钥
   B：计算得出[（a~×%p）~y]%p=a~xy%p，生成为密钥
   
   a=2,p=11
   A：x=3
   B: y=4
   2^3=8%11=8
   2^4=16%11=5
   [5^3]%11=4
   [8^4]%11=4

使用gpg实现对称加密

对称加密file文件
	gpg-c file
	Is file.gpg
在另一台主机上解密file
	gpg-o file-d file.gpg

使用gpg工具实现公钥加密

在hostB主机上用公钥加密，在hostA主机上解密
在hostA主机上生成公钥/私钥对
	gpg --gen-key
在hostA主机上查看公钥
	gpg --list-keys
在hostA主机上导出公钥到wang.pubkey
	gpg -a --export -o wang.pubkey  (-a以一定格式)
从hostA主机上复制公钥文件到需加密的B主机上
	scp wang.pubkey hostB
	
在需加密数据的hostB主机上生成公钥/私钥对
	gpg --list-keys 
	gpg --gen-key
在hostB主机上导入公钥
	gpg --import wang.pubkey 
	gpg --list-keys
用从hostA主机导入的公钥，加密hostB主机的文件file，生成file.9pg 工再数音
	gpg -e -r wangxiaochun file
	file file.gpg
	
复制加密文件到hostA主机
	scp fstab.gpg hostA：
在hostA主机解密文件
	gpg -d file.gpg
	gpg -o file -d file.gpg
删除公钥和私钥
	gpg- -delete-keys wangxiaochun
 gpg--delete-secret-keys wangxiaochun

A、B非对称加密关键问题，拿到的是否是对方的公钥

是否有第三方C搞了一把错误的公钥给A，这时候A不但解不开B的数据， C如果获取还可以解开

CA和证书

PKI:Public Key Infrastructure

签证机构：CA（Certificate Authority）
注册机构：RA
证书吊销列表：CRL
证书存取库：

X.509：定义了证书的结构以及认证协议标准

版本号
主体公钥
序列号
CRL分发点
签名算法
扩展信息
颁发者
发行者签名
有效期限
主体名称

证书获取

证书类型:

证书授权机构的证书
服务器
用户证书

获取证书两种方法：·

使用证书授权机构
	生成签名请求（csr）
	将csr发送给CA
	从CA处接收签名
自签名的证书
	自已签发自己的公钥

安全协议

SSL:Secure Socket Layer

	TLS:Transport Layer Security
		1995：SSL 2.0 Netscape
		1996：SSL3.01999：TLS 1.0
		2006：TLS 1.1IETF（Internet工程任务组）RFC 4346
		2008：TLS 1.2当前使用
		2015：TLS 1.3
	功能：机密性，认证，完整性，重放保护

两阶段协议，分为握手阶段和应用阶段

	握手阶段（协商阶段）：客户端和服务器端认证对方身份（依赖于PKI体系，利用数字证书进行身份认证），并协商通信中使用的安全参数、密码套件以及主密钥。后续通信使用的所有密钥都是通过MasterSecret生成。
	应用阶段：在握手阶段完成后进入，在应用阶段通信双方使用握手阶段协商好的密钥进行安全通信

Handshake协议：

包括协商安全参数和密码套件、服务器身份认证（客户端身份认证可选）、密钥交换

ChangeCipherSpec 协议：

一条消息表明握手协议已经完成

Alert协议：

对握手协议中一些异常的错误提醒，分为fatal和warning两个级别，fatal类型错误会直接中断SSL链接，而warning级别的错误SSL链接仍可继续，只是会给出错误警告

Record 协议：

包括对消息的分段、压缩、消息认证和完整性保护、加密等

HTTPS协议：

就是“HTTP协议”和“SSL/TLS协议”的组合。HTTP over-SSL”或“HTTP over TLS”，对http协议的文本数据进行加密处理后，成为二进制形式传输

ethernet(ip(tcp(tls(app(data)))))
ethernet(ip(tcp(tls(app(data)))))

https://www.taobao.com
（CA私钥签名的公钥）Sca（Ptaobao）+有效期+CA+算法
CA公钥一般都是在电脑里面了 Ptaobao （得到公钥）

客户端生成sessionkey 用公钥加密， 服务端私钥解密
sessionkey（data）会话秘钥定期会更换

OpenSSL：开源项目

三个组件：

		openssl：多用途的命令行工具，包openssl libcrypto：
		加密算法库，包openssl-libs libssl：
		加密模块应用库，实现了ssl及tls，包nss sopenssl命令：

两种运行模式：

		交互模式和批处理模式
		openssl version：程序版本号
		标准命令、消息摘要命令、加密命令
		标准命令：
			enc，ca，req，…

Openssl命令

对称加密：

	工具：openssl enc，9pg
	算法：3des，aes，blowfish，twofish

enc命令：

帮助：man enc
加密：
openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile -out tesfile.cipher
解密：
openssl enc -d -des3 -a -salt -in testfile.cipher -out testfile

单向加密：

工具：md5sum，sha1sum，sha224sum，sha256sum.. openssl dgst

dgst命令

帮助：man dgst 
openssl dgst-md5[-hex默认]/PATH/SOMEFILE 
openssl dgst-md5 testfile md5sum/PATH/TO/SOMEFILE ## MAC:Message.Authentication Code 单向加密的一种延伸应用，用于实现网络通信中保证所传输数据的完整性机制
CBC-MAC 
HMAC：使用md5或sha1算法

生成用户密码：

passwd命令：
帮助：man sslpasswd 
openssl passwd-1-salt SALT（最多8位）
openssl passwd-1-salt centos ## 生成随机数：
帮助：man sslrand 
openssl rand -base64| -hex NUM 
NUM：表示字节数；-hex时，每个字符为十六进制，相当于4位二进制，出现的字符数为NUM*2

公钥加密：

算法：RSA，ELGamal
工具：gpg.openssl rsautl（man rsautl） ## 数字签名：
算法：RSA，DSA，ELGamal ## 密钥交换：
算法：dh 
DSA:Digital Signature，Algorithm 
DSS:Digital Signature Standard 
RSA

#生成公钥私钥

生成密钥对儿：

man genrsa

生成私钥

openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATEKEY.FILE NUM_BITS （umask 077；openssl genrsa -out test.key -des 2048）(私钥太危险，使用对称密钥加密一下)

从私钥中提取出公钥

openssl rsa -in PRIVATEKEYFILE -pubout -out PUBLICKEYFILE openssl rsa -in test.key -pubout -out test.key.pub

随机数生成器：伪随机数字

键盘和鼠标
块设备中断
/dev/random：仅从熵池返回随机数；随机数用尽，阻塞
/dev/urandom：从熵池返回随机数；随机数用尽，会利用软件生成伪随机数，非阻塞

PKI:Public Key Infrastructure

CA
RA 
CRL
证书存取库 ## 建立私有CA：
OpenCA
openssl ## 证书申请及签署步骤：
1、生成申请请求
2、RA核验
3、CA签署
4、获取证书

创建私有CA：

	openssl的配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf
	三种策略：匹配、支持和可选
	匹配指要求申请填写的信息跟CA设置信息必须一致，支持指必须填写这项申请信息，可选指可有可无

1、创建所需要的文件

	touch /etc/pki/CA/index.txt 生成证书索引数据库文件
	echo 01>/etc/pki/CA/serial 指定第一个颁发证书的序列号

2、CA自签证书

	生成私钥cd/etc/pki/CA/
	（umask 066；openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 2048）
	
	生成自签名证书
	openssl req -new -×509 -key 
	/etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 7300 -out
	/etc/pki/CA/cacert.pem
		-new：生成新证书签署请求
		-×509：专用于CA生成自签证书
		-key：生成请求时用到的私钥文件
		-days n：证书的有效期限
		-out /PATH/TO/SOMECERTFILE：证书的保存路径

3、颁发证书

在需要使用证书的主机生成证书请求

给web服务器生成私钥
（umask 066；openssl genrsa-out /etc/pki/tls/private/test.key 2048）
生成证书申请文件
openssl req-new-key/etc/pki/tls/private/test.key -days 365 -out etc/pki/tls/test.csr ### 将证书请求文件传输给CA ### CA签署证书，并将证书颁发给请求者
openssl ca -in /tmp/test.csr -out /etc/pki/CA/certs/test.crt -days 365
注意：默认国家，省，公司名称三项必须和CA一致

查看证书中的信息：

openssl ×509 -in /PATH/FROMWCERT_FILE-noout
-text|issuer|subject|serial|dates 
openssl ca -status SERIAL 查看指定编号的证书状态 ## 4、吊销证书 ### 在客户端获取要吊销的证书的serial 
openssl ×509 -in /PATH/FROM/CERT_FILE -noout -serial -subject ### 对比检验客户提交的serial与subject信息是否与index.txt文件中的信息一致
在CA上，根据客户提交的serial与subject信息，对比检验是否与index.txt文件中的信息一致，吊销证书：
openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/SERIAL.pem

指定第一个吊销证书的编号

注意：第一次更新证书吊销列表前，才需要执行
echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber ### 更新证书吊销列表
openssl ca -gencrl -out /etc/pki/CA/crl/crl.pem
查看cr文件：
openssl crl -in /etc/pki/CA/crl/crl.pem -noout -text