浅谈加密与安全之密钥

浅谈加密与安全之密钥

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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
  可控制性 Controlability
  不可否认性 Non-repudiation
• 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
  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
  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
• 安全攻击： STRIDE
  Spoofing 假冒
  Tampering 篡改
  Repudiation 否认
  Information Disclosure 信息泄漏
  Denial of Service 拒绝服务
  Elevation of Privilege 提升权限
• 常用安全技术
  • 认证
  • 授权
  • 审计
  • 安全通信
• 加密算法和协议
  • 对称加密
  • 公钥加密
  • 单向加密
  • 认证协议

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对称加密和非对称加密

一、对称加密：加密和解密使用同一秘钥

• 常用加密标准：
  DES: Data Encryption Standard, 56bits
  3DES
  AES: Advanced Encryption Standard, (128, 192, 256bits)

• 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：与不同用户通信需要保存不同秘钥
  2、密钥分发：秘钥分发的过程要么不安全，要么分发的效率太低、成本太高
  3、数据来源无法确认
  二、非对称加密

• 公钥加密：密钥是成对出现，一个用于加密，另一个用于解密

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

• 特性：用公钥加密数据，只能使用与之配对的私钥解密；反之亦然

• 缺点：密钥长，加密解密效率低下

• 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：适合加密较小数据

• 常用加密标准：
  RSA（加密，数字签名），DSA（数字签名），ELGamal

• 实现数据加密的过程：

  • 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))
    *实现数字签名的过程
  • 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))

三、单向散列

• 定义：将任意数据缩小成固定大小的“指纹”
• 特点：
  • 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：验证数据完整性
• 常见算法：
  md5: 128bits, sha1: 160bits, sha224, sha256, sha384, sha512
• 常用工具
  • md5sum | sha1sum [ --check ] file
  • openssl, gpg
  • rpm -V
    

#md5sum, sha1sum工具验证数据完整性
[root@Centos7 ~]# md5sum /etc/issue > issue_md5
[root@Centos7 ~]# echo >> /etc/issue
[root@Centos7 ~]# md5sum --check issue_md5 
/etc/issue: FAILED
md5sum: WARNING: 1 computed checksum did NOT match

• 使用gpg实现对称加密
  发送方：gpg -c file，过程输入两次密码，生成file.gpg的加密文件
  接收方：gpg -o file -d file.gpg，输入密码，将解密结果重定向到文件
• 用gpg实现公钥加密
• 一、接收方：执行gpg --gen-key命令生成密钥对
  • 第1步：选择密钥加密标准，选择默认RSA
    
  • 第2步：选择密钥位数，这里指明1024位
    
  • 第3步：选择密钥有效期，选择默认值0，表示永久有效
    
  • 第4步：为密钥提供一个标签便于区分
    
  • 第5步：提示输入密码，可以不指定密码，直接ok继续，系统会反复提示确认密码，然后提示生成公钥和私钥成功
    
• 二、接收方：查看公钥并且导出公钥
  • 第1步：查看公钥gpg --list-keys

[root@Centos7 ~]#gpg --list-keys
/root/.gnupg/pubring.gpg
------------------------
pub   1024R/C676D850 2019-11-06
uid                  ceshi
sub   1024R/0C4EE36C 2019-11-06

• 第2步：导出公钥pg -a --export -o hellopeiyang.pubkey
  

• 第3步：将公钥发送给发送方
  scp ceshi.pubkey [email protected]:/data

• 三、发送方：导入接收方的公钥，用这个公钥加密文件，将密文传送给接收方

• 第1步：导入接收方的公钥gpg --import ceshi.pubkey，可以查看一下是否正确导入gpg --list-keys

[root@Centos7 ~]# gpg --import /data/ceshi.pubkey 
gpg: /root/.gnupg/trustdb.gpg: trustdb created
gpg: key C676D850: public key "ceshi" imported
gpg: Total number processed: 1
gpg:               imported: 1  (RSA: 1)
[root@Centos7 ~]# gpg --list-keys
/root/.gnupg/pubring.gpg
------------------------
pub   1024R/C676D850 2019-11-06
uid                  ceshi
sub   1024R/0C4EE36C 2019-11-06

• 第2步：用公钥加密文件gpg -e -r ceshi fstab，-r 选项后指定公钥的标签名，生成"原文件名.gpg"的加密文件

[root@Centos7 data]# gpg -e -r ceshi fstab 
gpg: 0C4EE36C: There is no assurance this key belongs to the named user

pub  1024R/0C4EE36C 2019-11-06 ceshi
 Primary key fingerprint: EE8B 48B2 8DFE 404D E9B1  F837 F1B5 EA12 C676 D850
      Subkey fingerprint: 41EF F39B F65E B1EB D2CA  7465 3372 2687 0C4E E36C

It is NOT certain that the key belongs to the person named
in the user ID.  If you *really* know what you are doing,
you may answer the next question with yes.

Use this key anyway? (y/N) y
[root@Centos7 data]# ls
ceshi.pubkey  fstab  fstab.gpg

• 第3步：将加密文件发送给接收方

• 四、接收方：接收加密文件，用私钥解密文件

  • 执行命令gpg -o fstab -d fstab.gpg，-o选项将解密结果输出重定向到文件

[root@Centos7 /data]#gpg -o fstab -d fstab.gpg 
gpg: encrypted with 1024-bit RSA key, ID 0C4EE36C, created 2019-11-06
      "ceshi"
[root@Centos7 /data]#ls fstab
fstab

• 五、后续工作：删除密钥
  必须先删除私钥，再删除相应的公钥
  删除私钥:gpg --delete-secret-keys ceshi
  删除公钥:gpg --delete-keys ceshi
  

---

完