OpenSSL基础
·传输层协议：TCP，UDP，SCTP
port：进程地址，进程向内核注册使用某端口(独占)
·同一主机上的进程间通信：IPC，message queue，shm，semerphor
·不同主机上的进程间通信：socket
cip:port <– –> sip:port
cip:55637 <– –> sip:80
监听模式：LISTEN(ip:port)
·加密需要：
不加密流量的易受攻击性：
密码/数据嗅探
数据操作
验证操作
相当于邮寄明信片
不安全的传统协议：
telnet 、FTP 、POP3 等等；不安全密码
http 、smtp 、NFS 等等；不安全信息
Ldap 、NIS 、rsh
·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
·SSL:Secure Sockets Layer
http –> ssl –> https
·安全的目标：
保密性：confidentiality
完整性：integrity
可用性：availability
·攻击类型：
威胁保密性的攻击：窃听、通信量分析
威胁完整性的攻击：更改、伪装、重放、否认
威胁可用性的攻击：拒绝服务(Dos)
·解决方案：
技术(加密和解密)、服务(用于抵御攻击的服务，为了上述安全目标而特地设计的安全服务)
加密和解密：
传统加密方法：替代加密方法、置换加密方法
现代加密方法：现代块加密方法
服务：
认证机制
访问控制机制
密钥算法和协议：
对称加密
公钥加密
单项加密
认证协议
Linux系统：OpenSSL(ssl)，GPG(pgp)
·OpenSSL由3部分组成：
libcrypto库：加密解密的库
libssl库：加密模块应用库，实现ssl及tls
openssl：多用途命令行工具
加密算法和协议：
·对称加密：加密和解密使用同一密钥
DES：Data Encryption Standard
3DES：Triple DES
AES：Advanced Encryption Standard (128bits,192bits,256bits,384bits)
Blowfish
Twofish
IDEA
RC6
CAST5
特性：
1、加密、解密使用同一个密钥
2、将原始数据分割成为固定大小的块、逐个进行加密
缺陷：
1、密钥过多
2、密钥分发困难
3、数据来源无法确认
·公钥加密：密钥分为公钥和私钥
公钥：从私钥中提取产生；可公开给所有人；public key
私钥：通过工具创建，使用者自己存留，必须保证其私密性；secret key
特点：用公钥加密的数据，只能使用与之配对的私钥解密，反之亦然
用途：
数字签名：主要在于让接收方确认发送方的身份
密钥交换：发送方用对方公钥加密一个对称密钥，并发送给对方
数据加密
算法：RSA、DSA、ELGamal
DSS：Digital Signature Standard
DSA：Digital signature Algorithm
DSA：只能签名不能加密
缺点：密钥长，加密解密效率低下
实现加密：
接收者
生成公钥/密钥对：P和S
公开公钥P，保密密钥S
发送者
使用接收者的公钥来加密消息M
将P(M)发送给接收者
接收者
使用密钥S来解密：M=S(P(M))
实现数字签名：
发送者
生成公钥/密钥对：P和S
公开公钥P，保密密钥S
使用密钥S来加密消息M
发送给接收者S(M)
接收者
使用发送者的公钥来解密M=P(S(M))
结合签名和加密
·单向加密：即提出数据指纹(特征码)；只能加密，不能解密
特征：定长输出、雪崩效应
功能：实现完整性
算法：
md5：Message Digest 5 ，128bits
sha1：Secure Hash Algorithm 1 ，160bits
sha224 ，sha256 ，sha384 ，sha512
工具
md5sum | sha1sum [ –check ] file
openssl 、gpg
rpm -V
md5sum /path/to/file
对文件进行哈希计算
例如：
md5sum f1 > f1.md5
md5sum –check f1.md5
比较文件的hash值是否变化
·密钥交换：IKE(Internet Key Exchange)
公钥加密
DH(Deffie-Hellman)<迪菲-赫尔曼>
ECDH(椭圆曲线DH)
ECDHE(临时椭圆曲线DH)
A：p,g 协商生成公开的整数a，素数p
B：p,g
A：产生一个随机数x
通过DH算法发送给B一个数据
–> p^x%g ==> B
密钥：A：(p^y%g)^x=p^yx%g
B：产生一个随机数y
通过DH算法发送给A一个数据
–> p^y%g ==>A
密钥：B：(p^x%g)^y=p^xy%g
DH：
1、 A：a,p 协商生成公开的整数a, 大素数p
B：a,p
2、 A：生成隐私据数据:x(x<p)，计算得出a^x%p，发送给B
B：生成隐私据数据:y(y<p), 计算得出a^y%p，发送给A
3、 A：计算得出(a^y%p)^x=a^xy%p，生成为密钥
B：计算得出(a^x%p)^y=a^xy%p，生成为密钥
·数据传输方式：
加密通信中数据块的结构：key<对称加密>(data+SA[hash(data)])+PB(key)
用hash算法：计算出data的特征码
用自己的SA<私钥>：签名data的特征码
用对称加密<key>加密：data和签名后的hash(data)
用对方的PB<公钥>加密：对称加密的密钥<key>
把对称加密的数据和PB加密的数据一同发给对方
·PKI：Public Key Infrastructure
公钥基础设施：
签证机构：CA
注册机构：RA
证书吊销列表：CRL
证书存取库：
X.509v3：定义了证书的结构以及认证协议标准
版本号
序列号
签名算法ID
发行者名称
有效期限
主体名称
主体公钥
发行者的唯一标识
主体的唯一标识
扩展
发行者的签名
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
·SSL:Secure Sockets Layer
Netscape：1994
V1.0(没有面世)，V2.0，V3.0
·TLS:Transport Layer Security
IETF：1999
V1.0，V1.1，V1.2，V1.3
分层设计：
1、最底层：基础算法原语的实现：aes、rsa、md5
2、向上一层：各种算法的实现
3、再向上一层：组合算法实现的半成品
4、最上层：用各种组件拼装而成的各种成品密码学协议软件
协议的开源实现：OpenSSL
SSL/TLS
·SSL：安全套接字层(ssl 1.0，2.0，3.0)
·TLS：传输层安全(tls 1.0，1.1，1.2，1.3)
·OpenSSL
libcrypto
libssl
openssl
·SSL回话主要三步：
客户端向服务器端索要并验证证书
双方协商生成“会话密钥”
双方采用“会话密钥”进行加密通信
·SSL Handshake Protocol
第一阶段：ClientHello
支持的协议版本：比如tls 1.2
客户端生成一个随机数，稍后用于生成“会话密钥”
支持的加密算法：比如AES、RSA
支持的压缩算法
第二阶段：ServerHello
确认使用的加密通信协议版本：比如tls 1.2
服务器端生成一个随机数，稍后用于生成“会话密钥”
确认使用的加密方法
服务器证书
第三阶段：
验证服务器证书，在确认无误后取出其公钥(发证机构、证书完整性、证书持有者、证书有效期、吊销列表)
发送以下信息给服务器端
一个随机数
编码变更通知，表示随后额信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
客户端握手结束通知
第四阶段：
收到客户端发来的第三个随机数<客户端在第三阶段产生的随机数>per-master-key后，计算生成本次会话所用到的“会话密钥”
向客户端发送如下信息：
编码变更通知，表示随后额信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
服务器端握手结束通知
·PKI：公钥基础设施
签证机构：CA
注册机构：RA
证书吊销列表：CRL
证书存取库
OpenSSL命令
·组件：
libcrypto,libssl主要由开发者使用
openssl：多用途命令行工具
·openssl：
众多子命令，可分为三类：
标准命令
消息摘要命令(dgst子命令)
加密命令(enc子命令)
标准命令：enc ，ca ，req ，genrsa，…..
openssl ?
查看openssl命令的众多子命令
·对称加密：
工具：openssl enc ，gpg
支持的算法：3des ，aes ，blowfish ，towfish
enc命令：
加密：# openssl enc -e -des3 -a -salt -in fstab -out fstab.ciphertext
解密：# openssl enc -d -des3 -a -salt -in fstab.ciphertext -out fstab.test
-e：加密
-d：解密
-a：[-a/-base64]使用base64位的输出格式
-salt：加点盐ftp://10.1.0.1/pub/exam/%E9%9D%A2%E8%AF%95%E9%A2%98/%E6%90%9C%E7%8B%90/QQ%E5%9B%BE%E7%89%8720141202142644.jpg
-in：对那个文件进行加密/解密
-out：加密/解密输出的文件路径及文件名
·单向加密：
工具：openssl dgst ，md5sum ，sha1sum ，sha224sum ……
dgst命令：
# openssl dgst -md5 /PATH/TO/SOMEFILE
·生成用户密码：
工具：passwd ，openssl passwd
openssl passwd -1 -salt SALT
-1：使用sha1的密钥长度生成密码
默认只支持sha1，不支持sha256以及sha512
·生成随机数：
工具：openssl rand
# openssl rand -hex NUM
hex encode output
生成16位进制的随机数，1位占4字节
# openssl rand -base64 NUM
base64 encode output
生成的随机数要去掉最后面的2个=符号
·公钥加密：
加密解密：
算法：RSA ，ELGamal
工具：openssl rsautl ，gpg
数字签名：
算法：RSA ，DSA ，ELGamal
工具：openssl rsautl ，gpg
密钥交换：
算法：DH
生成密钥：
生成私钥：# (umask 077; openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATE_KEY_FILE NUM_BITS)
可以加 -des3 使用3des对私钥进行加密
提出公钥：# openssl rsa -in /PATH/FROM/PRIVATE_KEY_FILE -pubout
Linux系统上的随机数生成器：
/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
伪随机数不安全
熵池中随机数的来源：
硬盘IO中断时间间隔
键盘IO中断时间间隔
随机数不够用时：
1、击键<不建议>
2、cp或mv一个大的文件，从而产生大量硬盘IO终端<建议>
CA：
·公共信任的CA，私有CA
·建立私有CA:
openssl
OpenCA
·openssl命令：
配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf
[ CA_default ] dir = /etc/pki/CA # Where everything is kept //CA目录 certs = $dir/certs # Where the issued certs are kept //CA签名的证书所放路径 crl_dir = $dir/crl # Where the issued crl are kept //吊销列表 database = $dir/index.txt # database index file. <必须touch出文件来> //已签名证书的数据库文件 new_certs_dir = $dir/newcerts # default place for new certs. //新证书存放路径 certificate = $dir/cacert.pem # The CA certificate //CA自己的证书路径及文件名 serial = $dir/serial # The current serial number <必须touch出文件来> //每个证书的序列号及文件名 crlnumber = $dir/crlnumber # the current crl number //吊销证书的序列号及文件名 # must be commented out to leave a V1 CRL crl = $dir/crl.pem # The current CRL private_key = $dir/private/cakey.pem# The private key <很重要> //CA自己的私钥路径及文件名 default_days = 365 # how long to certify for default_crl_days= 30 # how long before next CRL default_md = sha256 # use SHA-256 by default preserve = no # keep passed DN ordering # For the CA policy [ policy_match ] countryName = match //match必须同CA服务器 stateOrProvinceName = match organizationName = match organizationalUnitName = optional //optional可以选的 commonName = supplied //supplied自己给出 emailAddress = optional
·构建私有CA：
在确定配置为CA的服务器上生成一个自签证书，并为CA提供所需要的目录及文件即可
步骤：
(1)生成私钥
# (umask 077; openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 4096
(2)生成自签证书
# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3655
-new：生成新证书签署要求
-x509：生成自签格式证书，专用于创建私有CA时
-key：生成请求时用到的私有文件路径
-out：生成的请求文件路径；如果自签操作将直接生成签署过的证书
-days：证书的有效时长，单位是day
(3)为CA提供所需的目录及文件
# mkdir -pv /etc/pki/CA/{certs.crl,newcerts}
一般默认有上面三个目录
# touch /etc/pki/CA/{serial,index,txt}
# echo 01 > /etc/pki/CA/serial
·要用到证书进行安全通信的服务器，需要向CA请求签署证书
步骤：(以http为例)
(1)用到证书的主机生成私钥
# mkdir /etc/httpd/ssl
# cd /etc/httpd/sl
# (umask 077; openssl genrsa -out /etc/httpd/ssl/httpd.key 2048 )
(2)生成证书签署请求<提取出私钥中的公钥>
# openssl req -new -key /etc/httpd/ssl/httpd.key -out /etc/httpd/ssl/httpd.csr -days 365
(3)将请求通过可靠方式发送给CA主机
# scp /etc/httpd/ssl/httpd.csr root@IP.A.DD.R:/tmp/
(4)在CA主机上签署证书
# openssl ca -in /tmp/httpd.csr -out /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -days 365
查看证书中管的信息：
#openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -noout -serial -subject
-subject ：给谁发布的
(5)把CA主机上签署的证书发给http主机
·吊销证书：
步骤:
(1)客户端获取要吊销的证书的serial(在使用证书的主机上执行)
# openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -nount -serial -subject
(2)CA主机吊销证书
先根据客户端提交的serial和subject信息，对比其与本机数据库index.txt中存储的是否一致
吊销：
# openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/SERIAL.pem
其中的SERIAL要换成证书真正的序列号
(3)生成吊销证书的吊销编号(第一次吊销证书时执行，以后吊销证书不用执行)
# echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber
(4)更新证书吊销列表
# openssl ca -gencrl -out thisca.crl
thisca.crl 是CA签署的其他公钥的签名
查看crl文件
# openssl crl -in /PATH/FROM/CRL_FILE.crl -noout -text
作业：用openssl实现证书申请
创建CA
(1)生成私钥
# (umask 077; openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 4096
(2)生成自签证书
# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3655
(3)为CA提供所需的目录及文件
# ls -ld /etc/pki/CA/{certs.crl,newcerts}
一般默认有上面三个目录,无这3个目录时，创建之
# touch /etc/pki/CA/{serial,index,txt}
# echo 01 > /etc/pki/CA/serial
要用到证书进行安全通信的服务器，需要向CA请求签署证书
步骤：(以http为例)
(1)用到证书的主机生成私钥
# mkdir /etc/httpd/ssl
# cd /etc/httpd/sl
# (umask 077; openssl genrsa -out /etc/httpd/ssl/httpd.key 2048 )
(2)生成证书签署请求<提取出私钥中的公钥>
# openssl req -new -key /etc/httpd/ssl/httpd.key -out /etc/httpd/ssl/httpd.csr -days 365
(3)将请求通过可靠方式发送给CA主机
# scp /etc/httpd/ssl/httpd.csr root@IP.A.DD.R:/tmp/
(4)在CA主机上签署证书
# openssl ca -in /tmp/httpd.csr -out /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -days 365
(5)把CA主机上签署的证书发给http主机
原创文章，作者：megedugao，如若转载，请注明出处：http://www.178linux.com/48461
评论列表（1条）
我们常常处于测试的目的会自建CA来模拟https协议的实现，以后学习中也会用的很多，望熟练掌握，尝试着用脚本来实现CA主机的自签和授权，挑战一下自己