数据加密、数字签名，CA制作

数据安全->加密

1.基础概念：

机密性：防止他人拿到数据

完整性：数据不被破坏

身份验证：保证数据的来源

PKI(public key infrastructure)：公共的密钥基础设施。

协商生成密码：密码交换（Interne Key Exchange，IKE）

Diffie-Hellman协议（这是一种安常见的IKE）

原理；

A 和 B 进行协商：选择两个数字p, g (大素数，生成数)

A: 自动产生随机数字x

B: 自动产生随机数字y

A: 计算g^x%p 发送到B

B: 计算g^y%p 发送到A

此时在网络上传输的数据有:g, p, g^x%p, g^y%p

这是不能够找出x和y的。

A:计算(g^y%p)^x=g^yx%p

B: 计算(g^x%p)^y=g^xy%p

此时的g^yx%p就是双方的密钥，但是谁也不知道究竟密钥是多少。

2.机密性：

对称加密：加密和解密的用的都是一把密钥。

特点：加速速度快

缺点：由于不同的会话之间都是要用到不同的密钥，所以维护的密钥过多。

实现：

DES：Data Encryption  Standard 56bit加密（这个已经不常用了）

3DES:经过三次的DES

AES：Advanced Encryption Standard 这个有很多的变种，例如AES192 AES256

BlowFish：这个是要收费的。

3.完整性：

单项加密：提取数据的特征码。

特点：输入一样，那么输出也一样；

 雪崩效应：输入产生微小变化就会引起结果的巨大变化。

 定长输出：无论原始数据多大，结果大小相同。

 不可逆：无法根据特征码还原原数据。

实现：

MD4、MD5（128bit）

SHA1 sha224  sha256  sha384 sha512  等。

linux中的命令有:sha1hmac    sha224sum   sha256sum   sha384sum   sha512sum   

sha1sum     sha256hmac  sha384hmac  sha512hmac  

 

4.身份验证：

非对称密钥：分为公钥和私钥，公钥机密私钥解密，私钥加密公钥解密。

公钥（从私钥中提取）：机密数据

私钥：身份验证

特点：1.公钥加密数据的速度很慢，所以一般不用公钥加密数据。

 2.私钥主要是用来身份验证。

实现：

RSA：加密和签名

DSA：签名

ELGamal：收费

5.网络传输数据的过程：

对于A

1.用户要发一封秘密邮件给B用户，首先A用户的明文通过hash函数得到一个信息摘要，在用A的私钥对摘   要进行签名得到一个数字信封，我们中的数字信封又称数字指纹，具有不可否认性，就是说我们可以   根据数字信封来确认这封邮件是A发过来的，这个数字签名有什么用途，下面我们就知道了。

2.明文 A的数字签名 A的公钥钥三者和三惟一用对称加密密钥进行加密，通常这步对用户来说是透明     的，换句话来说就是系统自动用对称加密算法对数据进行加密处理，来防止网上有人的信息监听。

3.用用户B的公钥对对称加密的密钥进行加密，得到一个数字信封，我们知道对于非对称加密算法，用B   的公钥进行加密，只有B用户的私钥才可以解密，而用户B的私钥是存储在B的个人pc机上的，这样即使在传输过程中信息被人截获，由于无法得知用户B的私钥根本上是打不开的，

4.A用户把信息发送到公网

对于B用户来说，他需要做的也有4步

1.先对数字信封用B的私钥进行解密，因为我们发送的文件使用对称加密算法得出的，对于对称加密算法钥匙就有一个，而B用户是不知对称加密的密钥的，ok，B用户首先用自己的私钥对数字信封进行解密，从而得到对称加密的密钥

2.用对称加密的密钥对密文进行解密，这时候B用户才可以看到文件的明文，通过解密B用户也同时得到了三个文件，分别是明文，A的数字签名，A的公钥，这时候有人要问了，那么我们不可以伪造A的公钥吗？首先A的公钥是在我们通过非对称加密用B的私钥和对称加密算法揭开的，要得到A的公钥我们就是和对称加密和非对称加密为敌，即使是可以伪造A的公钥，可A的私钥是伪造不出来的，我们知道对于非对称加密算法，密钥是成对出现的，用私钥加密只能公钥解开，二者是相互关联的，即使有人伪造了A的公钥，同样解不开密文。这步对于用户来说同样是透明的。

3.下面我们就说到数字签名了，我们用A的公钥对数字签名进行解密，如果能解得开说明文件就是A用户发过来的，具有不可抵赖性，这样我们也就知道了为什么数字签名又叫数字指纹了。这样我们得到一个信息摘要，同样我们对明文进行HASH运算同样能得到一个信息摘要.

4.我们通过对二者进行对比，一样说明信息传递无误，不一样则说明文件别人篡改了。

6.对于以上的传输过程需要一个公正单位能够证明身份，也就是说让别人知道我是谁，而不是假冒的。

这时候就要有一个CA(Certificate Authority)证书颁发机构。

1.一个完整的CA是一个认可的证书颁发机构。

2.CA中维护者一个CRL（Certificate Revocation list）证书吊销列表。

3.CA的标准是X509（常用），pkcs12（不常用）

X509内容：

1.公钥以及其有效的期限

2.证书的合法拥有者

3.证书应该如何使用

7.PKI的具体实现：TLS/SSL,OpenGpG

1.SSL:这个是网景公司开发的，在TCP的传输层和应用层加入一个半层的SSL实现数据的加密。

它其实是一个库，实现数据的加密。

SSL版本：SSLV1 SSLV2 SSLV3 ，现在SSLV1已经不用了。

SSL全称是 Security Socket Layer 安全套接字层.

2.TSL: Transport Layer Security 这个是国际标准化制定的。

TLSV1等价于SSLV3，其实现原理一样。

8.SSL会话的建立过程

例如：http（tcp）

         客户端                                  服务器

1.客户端请求会话。                   1.服务器端收到请求

2.协商构造SSL会话，包括算法等        2.协商构造SSL会话，包括算法等

3.接受客户端的证书。                 3.向客户端发送自己的证书

4.随机产生对称密钥等打包数据         4.接受数据，并且验证数据

5.重复上面动作                       5.重复上面动作

6.使用完关闭会话                     6.关闭会话

注意：以上没有用到Diffie-Hellman协议.

9.OpenSSL：是一种强大的工具，实现了开源ssl功能。

1.构成：libcrypto：加密库文件

 libssl:ssl的库文件

 openssl：多用途的命令行工具。

2.openssl命令有很多的子命令：

例如：

1.对称加密文件

openssl enc -des3 -salt -a -in 文件名 -out 文件名

解密：

openssl enc -des3 -salt -d -in 文件名 -out 文件名

2.单向加密文件（计算出MD5）

例如:md5sum + 文件

注意：md5加密都有salt，会使得相同的密码有不一样的加密结果。

3.openssl指出RSA和DSA对文件进行加密，对应的子命令是rsautl和dsa

同时也支持随机数加密。例如 openssl rand -base64 数字 表示加密数字的长度。

10.利用openssl实现私有的CA：

1.先要生成一对密钥；

 (umask 077;openssl genrsa -out 文件名)

2.用私钥生成公钥

openssl rsa -in 私钥文件 -pubout

3.req 可以生成证书也可以申请签名

openssl req -new -x509 -key 私钥文件 -out 文件名.crt -days 天数

注意：此时的ca不一定能用，这个要按照/etc/pki/tls/openssl.cnf进行设定然后完成。

经过以上步骤就可以完成了CA的创建，接下来就是办法证书了，

1.要签证就要有自己的密钥，例如给http服务器做签证。

(umask 077;openssl genrsa -out httpd.key 1024)

2.生成请求；(这个是同一台机器上的，否则要进过网络的传输然后进行签证)

openssl req -new -key -out httpd.csr

csr:certificate signing request 证书请求文件

3.进行签证：

openssl ca -in httpd.csr -out httpd.crt -days 365