Linux安全和加解密（一）

一、安全机制

安全机制

信息安全防护的目标

• 保密性 Confidentiality
• 完整性 Integrity
• 可用性 Usability     运维两大要点：保证数据安全，保证系统运行高可用性
• 可控制性Controlability   系统处于可控范围内
• 不可否认性 Non-repudiation    特定手段保障不可否定性

安全防护环节

• 物理安全：各种设备/主机、机房环境
• 系统安全：主机或设备的操作系统    acl权限ro权限之类
• 应用安全：各种网络服务、应用程序
• 网络安全：对网络访问的控制、防火墙规则    iptables命令
• 数据安全：信息的备份与恢复、加密解密
• 管理安全：各种保障性的规范、流程、方法

安全

• 安全攻击： STRIDE
• Spoofing 假冒   假冒发邮件
• Tampering 篡改
• Repudiation 否认
• Information Disclosure 信息泄漏    wireshark抓包工具  ftp连接主机被抓包泄露口令信息，telnet泄露口令每个字符一个包
• Denial of Service 拒绝服务    例ping命令 ping -f -s 65507 尽全力发送数据包  生产中较常见
• Elevation of Privilege 提升权限

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等等；不安全验证

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)

二、对称和非对称加密

1、对称加密

简介：

A–>B

明文–加密–密文–传输–解密–明文

加密算法：算法得公开，秘钥key不公开

量子计算机普及后密码可以采取暴力破解，一个个试出来

对称加密：加密和解密使用同一个密钥

常见对称加密算法：

DES：Data Encryption Standard，56bits   数据加密标准，较强

3DES：  更强

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小的块，逐个进行加密

缺陷：

1、密钥过多

2、密钥分发  不方便传给对象

3、数据来源无法确认   无法确认对象

2、非对称加密

简介：

Alice—>Bob

Alice :Pa公钥（公开），Sa私钥（不公开）

Bob：Pb,Sb  （同上）

如果用A公钥加密，则必须用A私钥解密

同样用B私钥加密，则必须用B公钥解密

 

则A如果想传给B数据且只让B看，用B公钥加密，且加密后A也打不开

A分享数据给所有人，用A私钥加密，大家都能用A公钥打开，且能确认数据来源是A

拿到私钥可以推出公钥，反过来不可

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,私钥加密，公钥解密

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：适合加密较小数据

缺点：

密钥长，加密解密效率低下

算法：

RSA（加密，数字签名）,DSA（数字签名）,ELGamal

实现非对称加密：

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

分离签名

三、散列算法

单项散列简介：

hash(data)=digest摘要

data不同，digest必不同

digest不可反推算出data，digest长度固定大小

md5:128

sha1：160    

/etc/shadow 就是 sha512加密算法

 

md5sum /etc/fstab > md5.log 得出/etc/fstab的hash值存入文件中

md5sum –check md5.log  检查文件有无改动，会有标准输出，只要内容不变名字没所谓

sha1sum /etc/fstab  sha1算法

将任意数据缩小成固定大小的“指纹”，即摘要（digest）

任意长度输入

固定长度输出

若修改数据，指纹也会改变（“不会产生冲突”）

无法从指纹中重新生成数据（“单向”）

 

功能：数据完整性

常见算式

md5: 128bits、sha1: 160bits、sha224、sha256、sha384、sha512

 

常用工具

 md5sum | sha1sum [ –check ] file

openssl、gpg

rpm -V  检查数据完整性

四、密钥交换

密钥交换：IKE（ Internet Key Exchange ）

公钥加密：将公钥加密后通过网络传输到对方进行解密，安全度不高，不常用；

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  （素数即质数：除了1和此整数自身外,不能被其他自然数整除的数。）

B: a,p

2、A:生成隐私数据 :x (x<p )，计算得出 a^x%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^x%p)^y] %p = a^xy%p，生成为密钥

五、应用程序：RPM     文件完整性的两种实施方式

被安装的文件

      MD5单向散列

rpm –verify package_name (or -V)

发行的软件包文件

       GPG公钥签名

rpm –import /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-redhat*    光盘下也有此文件

rpm –checksig pakage_file_name (or -K)

六、加密工具  gpg

1、使用gpg实现对称加密

对称加密file文件           gpg -c file   

查看生成的加密文件     ls file.gpg     

在另一台主机上解密file       gpg -o file -d file.gpg   

 -d解密但只是标准输出，-o跟文件名生成新文件，选项位置有要求

2、使用gpg实现对称加密

在hostB主机上用A公钥加密文件 ——-> 在hostA主机上解密

流程：A生成公私对钥 –> A(公钥)传给B –> 在B上用A（公钥）加密文件–> 传文件给A –> 在A上解密文件 ==> OK

在hostA主机上生成公钥/私钥对

gpg –gen-key    建议在虚拟机上操作，长度1024-4096之间默认2048，有效期默认永久，起名至少五个字符以上如qiqiqi，邮箱可不写，对生成的私钥设口令可不输入系统会询问几遍，移动鼠标生成随机数！存在/root/.gnupg里面

在hostA主机上查看公钥

gpg –list-keys    可以看到公钥名字qiqiqi

在hostA主机上导出公钥到aaaa.pubkey

gpg -a –export -o aaaa.pubkey   文件名随便写，cat  aaaa.pubkey可读字符

从hostA主机上复制公钥文件到需加密的B主机上

scp aaaa.pubkey hostB:

在hostB主机上导入公钥

gpg –import aaaa.pubkey

gpg –list-keys   可以看到A主机的公钥qiqiqi

用从hostA主机导入的公钥，加密hostB主机的文件f1,生成f1.gpg

gpg -e -r qiqiqi f1   这里要用A主机公钥名字，而不是存放公钥的文件名

file f1.gpg      查看文件类型

复制加密文件到hostA主机

scp f1.gpg hostA:

在hostA主机解密文件

gpg -d f1.gpg   预览加密文件解密后的内容，并不生成新文件

gpg  -o  f2  -d  f1.gpg  解密后的文件生成新文件f2

删除公钥和私钥

gpg –delete-keys qiqiqi    删除公钥，/root/.gnupg/pubring.gpg 文件会减小

gpg –delete-secret-keys qiqiqi   要写公钥的名字

七、CA和证书

PKI: Public Key Infrastructure  公钥基础设施

签证机构：CA（Certificate Authority）   类似公安局

注册机构：RA

证书吊销列表：CRL  网站上名字是“CRL分发点”，可下载文本查看

证书存取库：CB

 

X.509：定义了证书的结构以及认证协议标准，如下：

版本号

序列号                       主体公钥

签名算法                    CRL分发点

颁发者                       扩展信息

有效期限                   发行者签名

主体名称    （即颁发对象）

证书类型：

证书授权机构的证书

服务器

用户证书     例如发送邮件，加密邮箱时有

 

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