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  • openssl数据加密

    一、openssl简介

    openssl是最著名的开源SSL，其用 C 实现，被广泛应用在基于TCP/Socket的网络程序中。

    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

    1、SSL（Secure Sockets Layer，*接层）是一个安全协议，为基于TCP的应用层提供安全链接，如https。其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性,可在服务器端和用户端同时实现支持。目前，利用公开密钥技术的SSL协议，已成为Internet上保密通讯的工业标准。SSL协议被广泛应用于电子商务、网上银行等领域，为网络上数据的传输提供安全性保障。

    SSL协议位于TCP 协议层和应用层之间（即在会话层或表示层），当数据经过它流出的时候被加密，再往TCP/IP 送，而数据从TCP/IP  流入之后先进入它这一层被解密，同时它也能够验证网络链接两端的身份。

    通过SSL可以实现：

    连接的私密性：在SSL 握手阶段生成密钥后，用对称加密算法对传输数据进行加密。
    身份认证：对服务器和客户端进行基于证书的身份认证，其中客户端认证是可选的。
    连接的可靠性：消息传输过程中使用基于密钥的MAC（Message Authentication Code，消息验证码）来检验消息的完整性。

    2、TLS（Transport Layer Security）

    1994年，NetScape公司设计了SSL协议（Secure Sockets Layer）的1.0版，但是未发布。
    1995年，NetScape公司发布SSL 2.0版，很快发现有严重漏洞。
    1996年，SSL 3.0版问世，得到大规模应用。
    1999年，互联网标准化组织ISOC接替NetScape公司，发布了SSL的升级版TLS 1.0版。
    2006年和2008年，TLS进行了两次升级，分别为TLS 1.1版和TLS 1.2版。最新的变动是2011年TLS 1.2（目前使用最多的）的修订版。

    SSL、TLS功能：机密性，认证，完整性，重放保护（重放的意思是，拒绝相同的包，避免重放攻击）

    3、基本的运行过程

    SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法，也就是说，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。这时client端已经拿到公钥了，由于非对称加密算法在解密的过程中，耗时巨大，所以通过非对称秘钥来加密传输的数据显然不合逻辑，所以就有了这种方法–通过非对称秘钥来加密对称加密的秘钥（数据量小，不会产生耗时巨大的弊端），以确保双方协商传输的对称秘钥不会被篡改，真正的数据传输，实际用的是对称加密的方法。

    但是如果要保证server向client端传输的公钥不被篡改，则需要用证书对公钥进行签名，如果证书是可信的，那么公钥就是可信的。

    SSL/TLS协议的基本过程是这样的：

    （1） 客户端向服务器端索要并验证公钥。（明文传输，可以被篡改，需要证书来验证公钥的来源是否正确）
    （2） 双方协商生成”对话密钥”。
    （3） 双方采用”对话密钥”进行加密通信。

    4、握手阶段的详细过程（ Handshake协议）

    1）、客户端请求建立SSL链接，并向服务端发送一个随机数–Client random和客户端支持的加密方法，比如RSA公钥加密，此时是明文传输。
    2）、服务端回复一种客户端支持的加密方法、一个随机数–Server random、授信的服务器证书和非对称加密的公钥。 （如果客户端不支持服务器端的算法，服务器端将关闭连接）
    3）、客户端收到服务端的回复后利用服务端的公钥，加上新的随机数–Premaster secret 通过服务端下发的公钥及加密方法进行加密，发送给服务器。
    4）、服务端收到客户端的回复，利用已知的加解密方式进行解密，同时利用Client random、Server random和Premaster secret通过一定的算法生成HTTP链接数据传输的对称加密key – session key。（DH  Deffie-Hellman）

    经过这4个阶段之后，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，使用的就是普通的HTTP协议，只不过用对称秘钥加密内容。

    二、openssl的基本应用

    openssl的基本应用有：对称加密、 单向加密、生成用户密码、生成随机数、对称加密

    1、openssl的对称加密：

    1. [root@newhostname app]# ls
    2. fist_encrypt
    3. [root@newhostname app]# openssl enc -e -des3 -a -salt -in fist_encrypt -out fist_encrypt.des3
    4. enter des-ede3-cbc encryption password:
    5. Verifying - enter des-ede3-cbc encryption password:
    7. enc ：表示对称加密
    8. -e ：表示要执行的动作是加密 相反的 -d表示解密
    9. -des3： 表示钥使用的算法是des3
    10. -a : 表示base64编码（base64：A-Za-z0-9+/,这些组合在一起，总共64个）
    11. -salt : 表示加盐，默认就表示加盐
    12. -in ： 表示输入，我们选择的是fist_encrypt这个文件
    13. -out : 表示输出，我们将新生成的文件命名为fist_encrypt.des3
    1. [root@newhostname app]# openssl enc -d -des3 -a -salt -in fist.des3 -out new_file #解密的参数与加密的参数要对应好
    2. enter des-ede3-cbc decryption password:

    可以通过“man enc”来查看对称加密的各种选项和算法

    2、单向加密

    1. [root@newhostname app]# openssl dgst -md5 -hex fist.des3
    2. MD5(fist.des3)= bd7c8c96452aff39b63049cd0696b47d
    4. [root@newhostname app]# openssl dgst -sha1 fist.des3
    5. SHA1(fist.des3)= 0d1b1a6594ba7ff72e78558eb55fe5c5877bcda2
    7. dgst：表示单项加密
    8. -md5、-sha1 :表示算法
    9. -hex ：表示已16进制的格式输出； dgst支持很多种格式输出，可以通过man dgst来查看
    11. 以上的命令相当于
    12. md5sum fist.des3
    13. sha1sum fist.des3

    可以通过man dgst来查看openssl所支持的选项和其所支持的算法，直接man openssl是查不到的。

    3、生成密码

    1. [root@newhostname app]# openssl passwd -1
    2. Password:
    3. Verifying - Password:
    4. $1$oWzC5Ru.$XVxqgrenwYJ.g8xbnnoWz0
    6. passwd：表示生成密码
    7. -1：表示使用md5算法
    8. -salt:表示加盐，也可以自己指定，如： -salt "dddeeeed" (字符串最多8位） 上述操作，我们并没有指定 -salt选项，该选项为系统默认添加。上述“$1$oWzC5Ru.$”表示盐的部分
    10. 我们通常会用这个命令来生成用户的口令加密串，其格式和/etc/shadow 下的第二个字段格式完全一样。

    4、生成随机数

    1. [root@newhostname app]# openssl rand -base64 20
    2. EDQIGyLyswYmbjCoYmylb3RcPmE=
    3. [root@newhostname app]# openssl rand -base64 22
    4. HzFIds+ni82PiTd5Zw6gsJGBVFx/Vw==
    5. [root@newhostname app]# openssl rand -hex 22
    6. 7c9f9f457e6641e3c093acff40bc8eac7c56d2c371bf
    7. [root@newhostname app]#
    9. rand ： 表示生成随机数
    10. 20、22：表示生成的位数
    11. -base64：表示以base64的格式输出
    12. -hex： 便送hi以十六进制的格式输出

    5、非对称秘钥加密

    首先说几个算法：

    RSA：支持公钥和数字签名的加密，密钥交换
    ELGamal：支持公钥和数字签名的加密
    DSA：支持数字签名，和密钥交换
    DSS ：支持密钥交换
    dh：对称密钥交换

    下面我们使用openssl生成私钥：

    1. [root@newhostname app]# openssl genrsa -out private_key
    2. Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
    3. ......................+++
    4. .......+++
    5. e is 65537 (0x10001)
    7. genrsa ：表示生成rsa
    8. -out ：输出文件名
    9. 生成的默认位数为2048位，可以手工指定
    11. 使用rsa算法生成private_key
    12. 下面我们查看一下生成的key的内容
    14. [root@newhostname app]# ls
    15. fist.des3 fist_encrypt new_file private_key
    16. [root@newhostname app]# ll
    17. 总用量 16
    18. -rw-r--r--. 1 root root 57 1月 7 21:21 fist.des3
    19. -rw-r--r--. 1 root root 16 1月 6 19:44 fist_encrypt
    20. -rw-r--r--. 1 root root 16 1月 7 21:21 new_file
    21. -rw-r--r--. 1 root root 1679 1月 7 22:40 private_key
    22. [root@newhostname app]# cat private_key
    23. -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
    24. MIIEpgIBAAKCAQEA3u6Q9YvkvAM0NZfZQb7NO3Mb8aw2Y0rNZtTA2tQ1Az90TM2r
    25. cu1QFfLeKphf1YUo2Lxq7SFHT07SCcdhzJolzzWGr+QjI8g5LAcWFYDFKj34lb+D
    26. Ps+LziqGoh8txsLzP1kitzVeuXB7ZMYlwRu0eJoOUeGdg3YXKNksDjgaQwS0+4vE
    27. xvu5xpVKTcpMwyHWAslb/LbNeR/x+M7m5nYZ7yPQ88CK+a2vmP/XOA53ezKOIDPc
    28. roT8jCTNYRJFhKjywyCi4tTFwtFBdoEubBoNH6Km+AiQ7oANf6vYKWQONn6Xid0u
    29. DIE2XUQ6V3bfgfRZAHWfEntToE/A4EuN5PopVQIDAQABAoIBAQCkKYFNkAqL+MAF
    30. hyBRLbPrx0QYnvwd+gNvadPqUMII9j0qIXnTU7XZs9KuAy7vCPOfRoBmxk7AtAYv
    31. dUcrZ4fYIk5gT9sgilyvczhr9Ts7dA8OFs0K/8KvutkRoWwQJZcCWx0ZVI/Adngn
    32. KVK79S7ccHWDDmTzXY6IYgPzJJUSK5FTtdhTsUetKSZZBwlrfq/2WmmqDbuGFU0H
    33. jxz4POT9n41nfuTZ8UmUkLmAWMnOi+3sDk/VC0uLDBMWwX26Sj1ngyBDOAZCCamm
    34. jOY2opEqQWrBMfXPMbZ1OrxaQ37EHRJkNqOlXOG/JB02Zw24i+Ac7qEduqL9Ye/J
    35. x7hQhc4xAoGBAO874TIFvxA4R2K+lintbcFKJyX7kzpHSclyCkWkymp8i5cSiaUr
    36. Yl/rYdNKJSWnId2dTvfZJ9dcw1GCMR/mEAE6stWNqVLySG8Izn00hogzu+ucokJC
    37. 2jFiRbNO9OyGrGOOzpuqpigOblwVCmLnELJeyVgsbDnaiwdgVpsnKXTjAoGBAO6O
    38. NeoPde8jqAAeZjhAfr2iqPVUCt5PDMd4CrC0+5ZaqEsoFRLeiUASpaScUIO3Y9IZ
    39. oN5HxzETgHj9ultuODtMzWnTwdYwzYHyLBQjxnykVtLErnnzLXqko4U40HnkzedV
    40. QDk+ZZ3kiubW7hEdX7uMcKRy3ZgmM3/qIuVqPvZnAoGBALU3+sJVsAGtYAXgsQdZ
    41. n0ZH0ZfoFgKTdcVu6XEP/3Tim

    同样的可以通过man genrsa 来查看生成rsa的参数

    因为私钥是一个很重要的文件，是绝对不允许泄露的，所以我们可以对访问的私钥加密，并设定权限，看如下操作

    1. [root@newhostname app]# (umask 066;openssl genrsa -out private_key.tmp -des3 2048)
    2. Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
    3. ......................................................................+++
    4. .........................+++
    5. e is 65537 (0x10001)
    6. Enter pass phrase for private_key.tmp:
    7. Verifying - Enter pass phrase for private_key.tmp:
    8. [root@newhostname app]#
    10. ():表示在子shell中执行，不会影响当前环境，umask设定权限为066，创建文件时只有属主有读写权限
    11. -des3 ：表示对生成的私钥进行对称加密， 使用了该选项，当调用私钥时需要输入密码才可以访问。
    12. 2048 表示生成的位数
    14. <br >我们查看一下私钥文件</br >
    15. [root@newhostname app]# cat private_key.tmp
    16. -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
    17. Proc-Type: 4,ENCRYPTED
    18. DEK-Info: DES-EDE3-CBC,99D59E1B7B7E32C0
    20. jtPJ1f6naRCo3b0MybmUW0QrIMlh3rsnqX7429S3WaunFVERpIjfnxMERJ9pdqEL
    21. cbhh5w1ReUJfVsv9VBWffqKfQfiwklNIXvkE7W++K7bLT/LE6Q8Is0JKPciv7/NI
    22. sh/fCYEKsTmQxnnQY0U6wOg4jobBiK9iLO4gfhDhiVsWeKh1RlzxamOHYlMNFXog
    23. Eyl5KL4dfmHpVhDAOhSWVa/wr4dEjNANZ7+eMKP13T93fXUR1EMmPR4hneEMkiKs
    24. k0/7UouMgpe/pRpCJ04TD27ljGmN+IC7GEvannOiub6t73yH8qq9hTBr0g/qaAEi
    25. qSk3ecGX3zWQaGdrdI1Hjk+EgUaFr41FWP9fIixRPIgj+SzmTn8JNxWBrYRjPIgH
    26. v+3TqMvgP0sE9SCPxX+RqAq7+CK/+tBodNl1Hoj7DVT0bVfhielJtCh+HbOPQy1x
    27. CE9knOrJvPA+Q617aBRxnMRdO0ppLd1HMC1EJVst6tPfjJa+U7FCH6CcrvaT8IhJ
    28. Fd8Xd7gPYrJi6HHYXB1vWCKCRXHXLaAUqdsFasGL19sUI+T05jR8GimsI3ZRuBSt
    29. z/XkUuLFTAeRiz6bQOapWq7sCqOpSGFgi7QQbPy9gS4j9tAGVQCMYxupzWI7bJQV
    30. L6qoBe+qsHzjTPPihwIKJj1zIsVq5s3dm3ZMZv8D4sESJxKrtVT63bLLPp5juX2Q
    31. 1sqHr6wHqmQkqYSJ/fKZSG81FqV258tcCDvCkoc1EiV7FtRgwSz9gqaIZxx0EYVH
    32. W7kKyeL6iEGni6PB/LjZB5lGy/g1i6dggruk9VQ0sUyXmImvkYcdPMfl9sZg7QrL
    33. U16hUVRpGcH7pgelsyrJVUCAxkB7Q4Z78kVWesA02kzeAI0wdaebCYHYLOBFFxRF
    34. HAzTxYLal8CAXZ1gVihqOgjy1PlOHtB/cu+fDJLEJIiYMzGWd2LsgRd6kJqfwF1w
    35. s4xPJ6Lmzi816uLBvH01tXTqav4E/K8XQdBSMRHXPptwVE5nbu7XRNaCEpsNq6JP
    36. KY0uBfdkJj6ETZl/a/x1/LC0mYOB1I5IEinLy4vl0aGtBkIvzDqdNjt036stjFv5
    37. 0TVuka6WodxlJe57plfEg6gj+csBOPjn4IIs4Nc2qFESNFqQfFjmiPSLIh/gRe8+
    38. Lt7puWyohob//bP00Zq+xhFVMSRptQxAdQFWGRoxwv0ByfA2fWBjNAOA/UsYUj1X
    39. UZJFMfBCVKl6Q+4WL+lXyJmICKxVCgZMRCunk8Ydw9cQq4w5WJKZ/BnC9KAdPUWH
    40. DaLtjcIQUV3pEt2ippBj3YS17OFG5r/2NywAkT3YV6/WUo6bx/+vMl79Ld+1wPwS
    41. tZqtbLUSiGDnvN8kxU/XQWUdQXPdS0hwNZzSCwQZb+Llqp8iLc76xmQhE1aJ7Y0d
    42. w4pNSOKxQez48vZfQ8G/R+neu5gJydo5dMpLnuIbv4wfm2mzPO22wgESSsSJMj9C
    43. ZggZlHiOj3FXkp+pTThWu3aPi8gIPkjChoE5lGMz8xssaXg8ctBV4c4T1t5ZfzHZ
    44. xsQZV7TbIWOaglO/+fOof1xevkm7zXWWHfyYs6SZ/sI5lWf1N1MMqNdPr20Mr7p8
    45. -----END RSA PRIVATE KEY-----
    48. DEK-Info: DES-EDE3-CBC,99D59E1B7B7E32C0 这里显示私钥加过密，使用的是des3算法

    从一个加过密的私钥中导出私钥

    1. [root@newhostname app]# openssl rsa -in private_key.tmp -out ok.tmp
    2. Enter pass phrase for private_key.tmp:
    3. writing RSA key
    4. [root@newhostname app]#
    6. 我们查看一下新生成文件
    7. [root@newhostname app]# cat ok.tmp
    8. -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
    9. MIIEpQIBAAKCAQEA6QT8W214GlEmNwBnre9rnN5xVzjCnnBNO5rBxEiQUdzB5Gub
    10. Wuav2KYq5jC/5SBDSV0iRBHVOH+TTc7n4X3b470SER1kzki+3yPw00803xGeTWn7
    11. OeblPoejq4lzz+m4azFvVmbeWuyeoClh7S+qNcK1TNdd1u4GJr2BAcLEJbJzQoXo
    12. Fo+DdF7YE6vHnA/uSkkJFXsllslz8v6CVec88OFika78eNmqVW+DAUd2K5XQExaT
    13. jw+QpMzqgTZB+alXixmsUnEPjwEFKizKAsN3zpoeN+80mHONvHK/j5wMO/1U/WE+
    14. kWFMjBuoamD79vwZ1v0IKulMVg6ulyULZbA0JwIDAQABAoIBAChSyYzUw7ziIBfS
    15. hR6PWPL7d2edlegvDN5sqG1cFUVlS1RI3sh7NSDrmG7fLsXqsFoouL5Iy7oMMaR8
    16. Upot2nhthovZp1EfO5CHuqwGf+K+PMOuvF/HuhH5DPSpQ5ZOHrDGDDtKb94SJl0W
    17. 7DBMWEsXV6JlfoKsC/p2PrXcS28uPsFCNvmLcwxWfx/UpGLS07b0Wq3MB6plnPIh
    18. Ot+miuZyDwmaMar4jZUMQ9gSEznTExejeXI3c0tnLo5dvf/jO2gLMrYMo4p41SJt
    19. 6sCn0R/j4ZZmc0G5u6m3+Gas0G0JKCADmh++Yyoo6s9l/aRdKc/wF7KrQbnMfxI+
    20. p1rF4jECgYEA+VIL3+dbOiLq8ymXegUpSfKrOaII4//bWlZ+iLSoY+/8l6FTTfm0
    21. HfGnQcHSzLymGz5yyHk7IQjFlnQxXDA8e253rqz9wETeo2cX3xa0hZcjOS7w9p8t
    22. mPDkKLnZZd8p3kwli9DVZoUFnpd5wLsg6FdaXIh3tAuExNkxQ8K8cO8CgYEA70Mj
    23. uvH0R1YofXSAg1M+taNY4Xu8tsddiPg1u4jKIgzEnYedRcbmsVnJLsxV3ZoLP0y3
    24. F13Fry2i1Zt4avP+HDZ83SK49OHiSJZXRy/9esoqfzmGLylxt2i331jtT3uOqFlX
    25. GUVPIlpVVWngMA1cPTBoDoJvsJna6GS6QBlMAEkCgYEAh4zK9fXEDIyVbpTLTUTn
    26. GNQ9sXzeFo+xg6EI9Gw8LPF6RDoqn3dGLQ2IIOEvKa7bJG7EWyhGNISfYFhVychT
    27. 6cu6eBaHc3Q+E1rmiJzAku0D8oAJ9BvA36kAcv/wKUm2aqy9sRFeJHnn/zxdrqJO
    28. luN/NlXfttyYV6m59hw29bMCgYEAluX8QepZSyh+rujsKGc3FK2p38P/eDNyvXD1
    29. yonyGdl9o3Clcx2H33CmHrrGqNV/pHOIwdblV59rpFbCconhyP9gbsN4bRGNeoQ/
    30. FWmh73BTrxujklkMHEWSOe3G9asShQCbmxeIWj0oto7o0sWKWBkQd54yPOo8Evd8
    31. M/MAaOkCgYEA2e6hfcZqc6TPummLniUK5meT0xZbcth+Cf04XLyWP03wLl2MecKH
    32. HiiOyo+XJxH3fEAh0Wv4PPSOAdKMCU/beT5fOHsSInoP3gpFIofvl4p21YiRCPk1
    33. ARfAM6FKZ9/8WnNpdJhipt+0huS+p82tUMjX4cdOJdTm5w7iOO3npck=
    34. -----END RSA PRIVATE KEY-----
    36. 已经成功导出

    从私钥中提取出公钥

      1. [root@newhostname app]# openssl rsa -in private_key -pubout -out pub_key
      2. writing RSA key
      3. [root@newhostname app]# ls
      4. fist.des3 fist_encrypt new_file private_key private_key.tmp pub_key
      5. [root@newhostname app]# cat pub_key
      6. -----BEGIN PUBLIC KEY-----
      7. MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEA3u6Q9YvkvAM0NZfZQb7N
      8. O3Mb8aw2Y0rNZtTA2tQ1Az90TM2rcu1QFfLeKphf1YUo2Lxq7SFHT07SCcdhzJol
      9. zzWGr+QjI8g5LAcWFYDFKj34lb+DPs+LziqGoh8txsLzP1kitzVeuXB7ZMYlwRu0
      10. eJoOUeGdg3YXKNksDjgaQwS0+4vExvu5xpVKTcpMwyHWAslb/LbNeR/x+M7m5nYZ
      11. 7yPQ88CK+a2vmP/XOA53ezKOIDPcroT8jCTNYRJFhKjywyCi4tTFwtFBdoEubBoN
      12. H6Km+AiQ7oANf6vYKWQONn6Xid0uDIE2XUQ6V3bfgfRZAHWfEntToE/A4EuN5Pop
      13. VQIDAQAB
      14. -----END PUBLIC KEY-----
      15. [root@newhostname app]#
      17. 注意：生成私钥使用的是 genrsa，而提取操作使用的是rsa
      18. -pubout ：表示导出公钥 （必须加该选项，否则导出的是一个原本的私钥而不是公钥）
      19. in: 指定私钥
      20. out:输出公钥的文件名
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