在虚拟机里实现数据加密和openssl签证。

在虚拟机里实现数据加密和 openssl签证。

一、 数据加密是实现网络安全的关键技术之一，本文首先介绍加密的基本概念，然后着重讨论 三 类最常见的加密技术：  对称加密、非对称加密和单向加密，最后说明怎么样使用 openssl对数据进行加密。 数据加密技术是网络中最基本的安全技术，主要是通过对网络中传输的信息进行数据加密来保障其安全性，这是一种主动安全防御策略，用很小的代价即可为信息提供相当大的安全保护。

既然说到了解密，那为什么要用到加密呢？当然是因为会受到网络攻击，所以才需要通过加密来保证数据传输的安全性与完整性。那么首先介绍一下常见的网络攻击方式：

数据注入：也就是篡改，把别人传输的数据进行非法修改，使其面目全非，无法正常使用。

窃听：  在网络中，当信息进行传播的时候，可以利用工具，将网络接口设置在监听的模式，便可将网络中正在传播的信息截获或者捕获到，从而进行攻击。网络监听在网络中的任何一个位置模式下都可实施进行。而黑客一般都是利用网络监听来截取用户口令。 

会话劫持： （Session hijacking），是一种网络攻击手段， 就相当于截断会话。 黑客 可以通过破坏已建立的数据流而实现 劫持 。  会话劫持利用了TCP/IP工作原理来设计攻击  ， 可以对基于TCP的任何应用发起攻击，如HTTP、FTP、Telnet等 。

     二、 加密的基本概念

"加密"，是一种限制对网络上传输数据的访问权的技术。原始数据（也称为明文，plaintext)被加密设备(硬件或软件)和密钥加密而产生的经过编码的数据称为密文（ciphertext）。将密文还原为原始明文的过程称为解密，它是加密的反向处理，但解密者必须利用相同类型的加密设备和密钥对密文进行解密。

数据的加密方式有三种：

（ 1 ）单向加密：  MD5、SHA、HMAC 这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法，我们称之为单向加密算法。我们通常只把他们作为加密的基础。单纯的以上三种的加密并不可靠。  

（ 2）对称加密：加密和解密使用不同的密码，有代表性的有RSA、DSA、ElGamal和ECDSA。非对称加密/解密的安全性是基于复杂数学难题，特点是运算复杂、速度慢，主要应用于金融、军事等重大机密的系统。

（3）非对称加密：又叫公钥加密。 在公钥密码中，收信方和发信方使用的密钥互不相同，而且几乎不可能从加密密钥推导解密密钥。比较著名的公钥密码算法有：RSA、背包密码、McEliece密码、Diffe��Hellman、Rabin、Ong��Fiat��Shamir、零知识证明的算法、椭圆曲线、EIGamal算法等等。最有影响的公钥密码算法是RSA，它能抵抗到目前为止已知的所有密码攻击。 非对称加密/解密的安全性是基于复杂数学难题，特点是运算复杂、速度慢，主要应用于金融、军事等重大机密的系统。

  注意：  加密的强度本身依赖于密码的强度，因为更换密码比更换算法更易实现。

    三、下面介绍一下三种加密方式的工作机制：

（1） 单向加密：这种加密方式是不可逆的，并不单独使用。主要是用来获取数据的特征码，保证数据的完整性。特点是：定长输出、不可逆、 雪崩效应（输入数据的稍微改变，就会引起结果的巨大不同）。

 

（2） 对称加密： 加解密双方使用同一个密钥。如： Tom  要发送数据给Regina,则：

     Tom ： data : algrithm (passwd) -->code

     Regina : code : algrithm (passwd) --> data

  这种技术可以实现数据的保密性。

     PS： 密钥交换对于对称机制是一个无法解决的难题，因为无法将密钥提供给对方。

（3） 公钥加密：    公钥：是从私钥中提取出来   缺陷：速度非常慢   例子： Tom 向R egina 发信息， Tom 拿自己的私钥，进行加密。 R egina  拿Tom 的公钥解密，只要能解密出来， R egina 就可以认为 Tom 就是 Tom ，而不是别人冒充的。   

Public Key：公钥

Secret Key ： 私钥 （只有用户本人留存，其他任何人不可以查看。）

Tom  ： data --> PK --> code

Regina ： code --> SK -->  data

注： 公钥加密只能使用与之配对的私钥解密，反之亦然。

如何完成身份验证？

（1）Tom 用单项加密算法将要传送的数据加密，生成特征码；并用自己的私钥将特征码再加密，传送给Regina.

（2）Regina 用Tom的公钥能够解密数据包，就说明是Tom 发送的，可以用同样的算法解密。（可用来完成身份验证）

此时存在的问题是，Regina 如何知道Tom 的公钥就是Tom的，而不是别人伪造的呢？

三种加密方式的结合：

（1）Tom生成一段要发送给Regina的数据，用单向加密生成数据特征码（就相当于数据签名），放在数据的后面；用自己的私钥加密特征码附加在特征码的后面；再用于Regina商量好的对称算法加密整段数据(比如为x)；再用Regina的公钥加密数据x，在发送给Regina。

（2）Regina 收到数据后，先用自己的私钥将数据解密为x，在使用对称算法解密x；然后使用Tom的公钥解密；而后使用同样的单向加密算法解密，查看是否一致（确定数据是否被篡改）；最后可以查看数据。

虽然如此，看起来已经很安全可靠了，但是最重要的问题仍然是密钥交换。

基于以上所存在的问题，就诞生了今天的CA。

    四、CA 是可信任的第三方证书颁发机构。CA的证书一般包含的信息有：

用户提供的信息：证书持有者的相关信息和公钥。CA提供的信息：CA的相关信息、证书的使用方法（用户或服务器）和证书的有效期。

PKI： Public Key Infrastructure 公钥基础设施，是互联网上以CA提供的公钥安全架构，其核心就是CA。

    五、Openssl是Linux系统中常用的加密工具。

   SSL： Secure Socket Layer 安全套接字层。七层模型时工作在传输层与会话层之间的半个层；TCP/IP模型时工作在传输层与应用层之间的半个层。

   TLS： Transport Layer Security。

openssl有三部分组成，两个库一个文件。

（1）libcrypto 支持加密解密的库文件

（2）libssl 库文件，支持TLS/SSL协议的库（可实现基于会话的安全）

（3）openssl 多用途的加密工具，功能非常强大，可提供单向加密、对称加密和公钥加密，还可以用于创建CA（自建CA的建议解决方案）。

如何加密？

openssl enc -des3 -a -in plaintext -out ciphertext.des3 

解说 enc: 使用加密技术的编码

      -des: 使用DES加密算法

      -a ： 使用base64编码

      -in : 需要加密的文件

      -out: 加密后输出的文件名

如何解密？

openssl enc -d -des3 -salt -a -in ciphertext.des3 -out plaintext 

      -d ： 解密

openssl rand [ -base64 ] num 随机生成数 使用openssl base64将数据编码

md5sum filename1 sha1sum filename2 和 openssl dgst -sha1 filename3 一样，可计算文件的校验码，提取文件的特征码。

生成密钥：

openssl genrsa 2048 > x.key  生成RSA的密钥对，输出的信息为私钥，公钥是从私钥的内容中提取出来的。

 提取公钥：

openssl rsa -in filename1(存放私钥的文件，如x.key) -pubout -out filename2(存放公钥的文件)

注意： 若是-pubout 后面没有 -out 和文件名，则输出至屏幕上。

这样生成的私钥是不能被别人看到的，但是可以被读到的，所以还得修改权限：chmod 600 filename2

也可以使用(umask 077; openssl genrsa 2048 > x.key),这样生成的文件直接就是加密存放的，比较安全。（） 表示在子shell 中使用，不会对当前shell产生影响。

任何公钥和私钥都是用户自己生成的，CA只是对其进行签名，然后对其负责。

如何用openssl做成证书并颁发给服务器？

（1） 修改SSL的配置文件

     # cd /etc/pki/tls

     # vim openssl.cnf

     将 [ CA_default ] 下的 dir = ../../CA

     改为  dir = /etc/pki/CA

（2） # cd ../CA

     (umask 077; openssl genrsa 2048 > private/cakey.pem（红帽要求为此格式的文件后缀）)

（3） 签证：

请求发证：  openssl req -x509（CA的流行格式）-new -key private/cakey.pem -out cacert.pem 

 提供自己的信息，

国家：CN

省份：Henan

地区：ZZ

公司：magedu.com（也可以是个人）

部门： Tech（技术部）

服务器名： ca.magedu.com

邮箱： 选填

一系列填完之后就可以了，另外还要建几个目录和文件供后续使用。

# mkdir certs newcerts 

# touch index.txt

# echo 01 > serial

# echo 01 > crlnumber  ，此时CA服务器就建好了。

若是想给httpd服务发证，该怎么做？

# cd /etc/httpd/  （httpd 服务的配置文件所在的目录）

# (umask 077; openssl genrsa 1024 > httpd.key)  生成私钥文件

# openssl req -new -key httpd.key -out httpd.csr   提取公钥

# openssl ca -in httpd.csr -out httpd.crt  请求CA颁发证书

此时，就又该填写信息了，同上稍微修改即可。把服务器改为： ling.magedu.com

复制刚才的cacert.pem 到Windows 桌面，由于Windows不识别此格式的后缀，所以还要将后缀名修改为 .crt格式。导入到对应浏览器，步骤为

（1） 单击浏览器的选项，-->高级--> 

 

（2） 管理证书-->导入--> 

 

（3） 选择--> 完成

 

 

此时，httpd服务的https协议就用openssl做好了。

可以在浏览器里输入网址https://172.16.7.1，查看是否有带锁的标志就好。