openssl及openssh

1、加密方式

  1）对称加密：加密算法+口令

           加密算法：DES(56bits),3DES,AES(128bits),Blowfish

       特点：      

         加密，解密使用同一个口令

         将原文分割成固定大小的数据块，对这些块进行加密

      缺点：

         1、口令传输

        2、口令太多

密钥交换：（IKE）DH算法

私密性：保证

用户认证：无法验证

数据完整性：无法验证

 2）非对称加密（公钥加密）：密钥对儿，公钥产生于私钥之中，私钥解密

          加密算法：RSA,EIGamal,DSA,                    

 3）单向加密：只能从明文产生密文，反之不成，严格意义上来讲，它实现的是提取数据特征码

      同一个数据，使用同一个算法，多次计算得到的结果一定相同，所以常用于验证数据完整性

      定长输出，无论原数据大小是什么，加密后结果输入长度相同

          输出格式：$加密算法$8位随机字符$加密后的密码

              算法：MD5:（centos5），SHA1 ，SHA512:(centos6，7采用)

2、PKI：Public Key Infrastucture 公钥基础架构

   

数据-->单向加密-->特征码-->私钥加密-->对称加密-->对方的公钥加密

                  完整性 发送者身份认证  私密性   口令传输

一次加密通信过程

发送者：

1、使用单向加密算法提取生成数据的特征码；

2、使用自己的私钥加密特征码附加在数据后面；

3、生成用于对称加密的临时密钥；

4、用此临时密钥加密数据和已经使用私钥加密后的特征码；

5、使用接收方的公钥加密此临时密钥，附加在对称加密后的数据后方；

接收方：

1、使用自己的私钥解密加密的临时密钥；从而获得对称密钥；

2、使用对称密钥解密对称加密的 数据和私钥加密的特征码密文；从而获得数据和特征码密文；

3、使用发送方的公钥解密特征码密文，从而获得从计算生成的特征码；

4、使用与对方同样的单向加密算法计算数据的特征码，并与解密而来的进行比较；

二、OPENSSL

NIST：

   保密性：

       数据保密性

       隐私性

   完整性：

       数据完整性

       系统完整性

   可用性：

OSI: x.800

安全攻击：

被动攻击：监听

主动攻击：伪装、重放、消息篡改、拒绝服务

安全机制：

加密/解密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制、公证

安全服务：

认证

访问控制

数据保密性

连接保密性

无连接保密性

选择域保密性

流量保密性

数据完整性

不可否认性

密码算法和协议：

           对称加密

           公钥加密

           单向加密

           认证协议

1、openssl：套件，开源程序

   上面我们说到了很多的算法，那真正将这些算法予以实现那就需要一些软件来负责这些相关操作，而真正能够完成这些操作的常用软件分别是gpg，openssl；

    什么是OpenSSL呢?

    OpenSSL是一个强大的安全套接字层密码库，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，但是，你不应该只将其作为一个库来使用，它还是一个多用途的、跨平台的密码工具。作为一个基于密码学的安全开发包，OpenSSL提供的功能相当强大和全面，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。

openSSL整个软件包由三个套件组成：

   libcrypto:通用功能的加密库

   libssl：用于实现TLS/SSL的功能

   openssl:多功能命令行工具

          生成密钥，创建数字证书，手动加密解密数据

2、加密解密技术常用的功能及算法：

对称加密：

    算法：DES,3DES,AES,Blowfish,Twofish,RC6,CAST5

   openssl enc -e -des3  -a -salt -in /path/to/input_file -out /path/to/cipher_)file

              加密    文本编码格式

openssl enc -d -des3 -a salt -in /path/to/cipher_file -ouut /path/to/clear_file

           解密    

单向加密：

    算法：md5:128bits

          sha1:160bits

          sha512:512bits

    工具：sha1sum,md5sum,cksum,openssl dgst

[root@BAIYU_110 ~]# sha1sum /etc/fstab
4c0f1460d21e1141fcd3f93182cb87128702091f  /etc/fstab
[root@BAIYU_110 ~]# openssl dgst -sha1 /etc/fstab 
SHA1(/etc/fstab)= 4c0f1460d21e1141fcd3f93182cb87128702091f

           

3、加密的延伸应用

MAC:消息摘要码

     用于实现在网络通信中保证所传输的数据完整性

     机制：

         CBC-MAC

         HMAC:MD5,SHA1

用户认证：

      工具：passwd,openssl passwd

[root@BAIYU_110 ~]# openssl passwd -1
Password: 
Verifying - Password: 
$1$xOAnQ50H$Fzkdh.P7I20vOD94LJl6B/
[root@BAIYU_110 ~]# openssl passwd -1                #随机加盐
Password: 
Verifying - Password: 
$1$DbZWmzRR$RBP9WNYeTya9Zc9IcShvg/
[root@BAIYU_110 ~]# openssl passwd -1 -salt 123abc      
Password: 
$1$123abc$rlOkS30UBZu06DOR0wEQd/
[root@BAIYU_110 ~]# openssl passwd -1 -salt 123abc  "123456"      
$1$123abc$rlOkS30UBZu06DOR0wEQd/

公钥加密：(加密速度慢，主要用于：身份认证，秘钥交换，)

      公钥：pkey

      私钥：skey

      算法：RSA,EIGmal

      工具：gpg,openssl rsautl

数字签名：私钥加密，公钥解密

      算法：RSA,EIGmal,DSA，DSS

      工具：

秘钥交换：IKE

       算法：DH,

数字证书：

     证书格式：x509,pkcs

     x509格式：

          公钥和有效期限

          持有者的个人合法身份信息：（主机名）

          证书的使用方式：

          CA的信息 

          CA的数字签名

谁给CA发证：自签署证书

4、用openssl实现私有CA:

          配置:/etc/pki/tls/openssl.conf       #默认配置即可，定义了CA工作目录

    CA工作目录：/etc/pki/CA

 生成密钥：

          (umask 077; openssl genrsa -out cakey.pem 2048)

     查看公钥：

          openssl rsa -in private/cakey.pem -pubout -text

 生成自签证书

          openssl req -new -x509 -key private/cakey.pem -out cacert.pem -days 3650

 创建需要的文件：

          touch index.txt  servial crnumber

用openssl实现证书申请：

          在主机上生成密钥，保存至应用此证书的服务的配置文件目录下：

            mkdir /etc/httpd/ssl

            cd /etc/httpdd/ssl

            （umask077；openssl genrsa -out httpd.key 2048）

           生成证书签署请求:

             openssl req -new  -key httpd.key -out httpd.csr

           将请求文件发往CA

           CA 签署：

              openssl ca -in /path/to/somefile.csr -out /path/to/somefile.crt -days DAYS

           讲证传回请求者

吊销证书：

        openssl ca -revoke /path/to/somefile.crt

5、常用的openssl标准命令

openssl speed 加密解密速度测试

openssl version openssl版本查看

openssl rand:生成伪随机数

       openssl rand -hex 4

三、ssl

　SSL：（Secure Socket Layer，安全套接字层），位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性，以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成：SSL记录协议和SSL握手协议。

  TLS：(Transport Layer Security，传输层安全协议)，用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成：TLS记录协议和TLS握手协议。

　　SSL是Netscape开发的专门用户保护Web通讯的，目前版本为3.0。最新版本的TLS 1.0是IETF(工程任务组)制定的一种新的协议，它建立在SSL 3.0协议规范之上，是SSL 3.0的后续版本。两者差别极小，可以理解为SSL 3.1，它是写入了RFC的。 

互联网的通信安全，建立在SSL/TLS协议之上。

1、作用

     不使用SSL/TLS的HTTP通信，就是不加密的通信。所有信息明文传播，带来了三大风险。

（1） 窃听风险（eavesdropping）：第三方可以获知通信内容。 

（2） 篡改风险（tampering）：第三方可以修改通信内容。

（3） 冒充风险（pretending）：第三方可以冒充他人身份参与通信。

SSL/TLS协议是为了解决这三大风险而设计的，希望达到：

（1） 所有信息都是加密传播，第三方无法窃听。

（2） 具有校验机制，一旦被篡改，通信双方会立刻发现。

（3） 配备***书，防止身份被冒充。

2、历史

互联网加密通信协议的历史，几乎与互联网一样长。

1994年，NetScape公司设计了SSL协议（Secure Sockets Layer）的1.0版，但是未发布。

1995年，NetScape公司发布SSL 2.0版，很快发现有严重漏洞。

1996年，SSL 3.0版问世，得到大规模应用。

1999年，互联网标准化组织ISOC接替NetScape公司，发布了SSL的升级版TLS 1.0版。

2006年和2008年，TLS进行了两次升级，分别为TLS 1.1版和TLS 1.2版。最新的变动是2011年TLS 1.2的修订版。

目前，应用最广泛的是TLS 1.0，接下来是SSL 3.0。但是，主流浏览器都已经实现了TLS 1.2的支持。

TLS 1.0通常被标示为SSL 3.1，TLS 1.1为SSL 3.2，TLS 1.2为SSL 3.3。

3、基本的运行过程

    SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法，也就是说，客户端先向服务器端索要公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。

但是，这里有两个问题。

（1）如何保证公钥不被篡改？

解决方法：将公钥放在数字证书中。只要证书是可信的，公钥就是可信的。

（2）公钥加密计算量太大，如何减少耗用的时间？

解决方法：每一次对话（session），客户端和服务器端都生成一个"对话密钥"（session key），用它来加密信息。由于"对话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"对话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。

因此，SSL/TLS协议的基本过程是这样的：

（1） 客户端向服务器端索要公钥并验证。

（2） 双方协商生成"对话密钥"（临时密钥）。

（3） 双方采用"对话密钥"进行加密通信。

上面过程的前两步，又称为"握手阶段"（handshake）。

4、握手阶段的详细过程

"握手阶段"涉及四次通信，我们一个个来看。需要注意的是，"握手阶段"的所有通信都是明文的。

4.1 客户端发出请求（ClientHello）

      在TCP第三次握手时就发出请求？

    首先，客户端（通常是浏览器）先向服务器发出加密通信的请求，这被叫做ClientHello请求。

在这一步，客户端主要向服务器提供以下信息。

（1） 支持的协议版本，比如TLS 1.0版。

（2） 一个客户端生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。

（3） 支持的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4） 支持的压缩方法。

这里需要注意的是，客户端发送的信息之中不包括服务器的域名。也就是说，理论上服务器只能包含一个网站，否则会分不清应该向客户端提供哪一个网站的数字证书。这就是为什么通常一台服务器只能有一张数字证书的原因。

对于虚拟主机的用户来说，这当然很不方便。2006年，TLS协议加入了一个Server Name Indication扩展，允许客户端向服务器提供它所请求的域名。

4.2 服务器回应（SeverHello）

服务器收到客户端请求后，向客户端发出回应，这叫做SeverHello。服务器的回应包含以下内容。

（1） 确认使用的加密通信协议版本，比如TLS 1.0版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致，服务器关闭加密通信。

（2） 一个服务器生成的随机数，稍后用于生成"对话密钥"。

（3） 确认使用的加密方法，比如RSA公钥加密。

（4） 服务器证书。

     除了上面这些信息，如果服务器需要确认客户端的身份，就会再包含一项请求，要求客户端提供"客户端证书"。比如，金融机构往往只允许认证客户连入自己的网络，就会向正式客户提供USB密钥，里面就包含了一张客户端证书。

4.3 客户端回应

    客户端收到服务器回应以后，首先验证服务器证书。如果证书不是可信机构颁布、或者证书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期，就会向访问者显示一个警告，由其选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题，客户端就会从证书中取出服务器的公钥。然后，向服务器发送下面三项信息。

（1） 生成一个随机数。该随机数用服务器公钥加密，防止被窃听。

（2） 编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（3） 客户端握手结束通知，表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供服务器校验。

   上面第一项的随机数，是整个握手阶段出现的第三个随机数，又称"pre-master key"。有了它以后，客户端和服务器就同时有了三个随机数，接着双方就用事先商定的加密方法，各自生成本次会话所用的同一把"会话密钥"。

至于为什么一定要用三个随机数，来生成"会话密钥"

"不管是客户端还是服务器，都需要随机数，这样生成的密钥才不会每次都一样。由于SSL协议中证书是静态的，因此十分有必要引入一种随机因素来保证协商出来的密钥的随机性。

对于RSA密钥交换算法来说，pre-master-key本身就是一个随机数，再加上hello消息中的随机，三个随机数通过一个密钥导出器最终导出一个对称密钥。

pre master的存在在于SSL协议不信任每个主机都能产生完全随机的随机数，如果随机数不随机，那么pre master secret就有可能被猜出来，那么仅适用pre master secret作为密钥就不合适了，因此必须引入新的随机因素，那么客户端和服务器加上pre master secret三个随机数一同生成的密钥就不容易被猜出了，一个伪随机可能完全不随机，可是是三个伪随机就十分接近随机了，每增加一个自由度，随机性增加的可不是一。"

此外，如果前一步，服务器要求客户端证书，客户端会在这一步发送证书及相关信息。

4.4 服务器的最后回应

   服务器收到客户端的第三个随机数pre-master key之后，计算生成本次会话所用的"会话密钥"。然后，向客户端最后发送下面信息。

（1）编码改变通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

（2）服务器握手结束通知，表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值，用来供客户端校验。

至此，整个握手阶段全部结束。接下来，客户端与服务器进入加密通信，就完全是使用普通的HTTP协议，只不过用"会话密钥"加密内容。

http:明文

https：密文

ssl:

   NetScape 网景

   Secure Socket Layer

   SSLv2,SSLv3

TLS:Transport Layer Sercurity

    TLSv1,

远程登录：

     telnet:

           监听tcp协议的23号端口

           禁止管理员直接登录

                使用普通用户登录，再su切换至root用户

      ssh:Secure Shell

         grep ssh /etc/services

          监听tcp协议的22号端口

          ssh文本协议：字符通信，不支持图形界面

openssh(c/s)

     server:程序（服务）监听tcp22

     client:程序

            windows客户端：xmanager(xshell)，putty，scrt

openssh客户端组件：

       ssh:

           ssh USERNAME@HOST

           ssh -l USERNAME HOST

               -p port:指定要连入端口

       ssh认证机制：

            基于口令：

            基于密钥：

                客户端在本地生成一对密钥,客户端将公钥复制到要登录的用户的家目录下.sshz中的一个名为authorized_keys或authorized_key2文件中

  配置过程：

          1、生成密钥对儿

                # ssh-keygen [-t rsa]

[root@localhost ~]# ssh-keygen
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/root/.ssh/id_rsa): 
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in /root/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /root/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
06:f5:5c:25:fd:d0:ed:d3:63:b6:3e:26:71:b0:23:63 [email protected]
The key's randomart image is:
+--[ RSA 2048]----+
|        .   oo...|
|       . o . .o o|
|      .   o    +.|
|       .     . =+|
|        S     = +|
|       .   E + o |
|          . o =  |
|             . + |
|              o .|
+-----------------+
[root@localhost ~]# ls .ssh/  
id_rsa  id_rsa.pub

       2、复制密钥至远程主机

          # ssh-copy-id [-i /path/to/pubkey_file] USERNAME@HOST  #公钥不是在默认位置就用-i选项指定公钥，注意公钥文件名一定要以.pub结尾要不然会报错

[root@localhost ~]# ssh-copy-id  [email protected]                          
The authenticity of host '192.168.100.110 (192.168.100.110)' can't be established.
RSA key fingerprint is 42:10:18:58:a4:24:95:ca:10:af:4a:e7:2b:89:6e:1d.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added '192.168.100.110' (RSA) to the list of known hosts.
[email protected]'s password: 
Now try logging into the machine, with "ssh '[email protected]'", and check in:

  .ssh/authorized_keys

to make sure we haven't added extra keys that you weren't expecting.

[root@localhost ~]# ssh 192.168.100.110     #再远程ssh服务器不需要输入密码
Last login: Tue Sep 22 15:57:59 2015 from 192.168.100.114
You have entered the system: 168.100.110 your username is: root
WARNING:Proceed with caution! Have any questions please contact the system administrator
[root@BAIYU_110 ~]#

     

scp:类cp命令，基于ssh协议跨主机复制

    scp SRC1 SRC2 ... DEST

    分两种情况：

        源文件在本机，目录为远程

        # scp /path/to/somefile... USERNAME@HOST:/path/to/somewhere

        源文件在远程，目标为本机

        # scp USERNAME@HOST:/path/to/somefile /path/to/somewhere

        -r:源文件是目录是使用，以实现递归复制

        -p:保留源文件的复制及修改时间戳，权限等

        -q:静默模式

        -P：指定服务器端端口                     

  

sftp:基于ssh的ftp协议

      只要openssh的服务器端配置文件中启用了如下项（默认是启用的）：

        Subsystem sftp /usr/libexec/openssh/sftp-server

      用法：# sftp [username@]HOST

sshd配置文件：/etc/ssh/sshd_config

    服务脚本：/etc/rc.d/init.d/sshd

    脚本配置文件：/etc/sysconfig/sshd

 查看config文件的帮助 

       man sshd_config

       ListernAddress 当前主机的监听地址

       Protocol 协议版本

       # HostKeys for protocol version 2

       #HostKey /etc/ssh/ssh_host_rsa_key

       #HostKey /etc/ssh/ssh_host_dsa_key

       验证主机的公钥

       #KeyRegenerationInterval 1h  密钥的使用时间

       #ServerKeyBits 1024 密钥长度

       #LogLevel INFO 日志级别

       #LoginGraceTime 2m 登陆宽限期

       #PermitRootLogin yes root是否可以登录

       #StrictModes yes 严格模式，家目录 属主 属组

       #MaxAuthTries 6 最多可以承受的次数

       #MaxSessions 10

       最大的连接数

       PasswordAuthentication yes 是否使用用户名和密码的方式

       Kerberos集中认证管理

       X11Forwarding yes 是否转发图形窗口

       AllowUsers user1 user2

       用户白名单

       Allowgroups 组白名单

       DenyUser 用户黑名单

  

用户登录信息获取

  lastlog：显示每个用户最近一次成功的登录信息，

          -u USERNAME|UID

  lastb：显示用户登录失败的日志信息： /var/log/btmp

  last：用户成功登陆的日志信息：/var/log/wtmp

   

使用ssh的最佳实践:

1）only use ssh protocol 2

2）limit users SSh access

Allowusers root vivek jerry

白名单

denyUser saroj anjali foo

黑名单

3）configure  Idle Log out timeout Interval 配置空闲会话超时长。

ClientAliveCountMax 300

ClientAliveInterval  0

4）Firwall SSH Port # 22

使用iptables设置ssh服务安全访问策略

5）change ssh port and Limit IP binding

port 300

Listaddress 192.168.1.5

ListenAddress 202.54.1.5

勿使用默认22端口

6）use Strong SSH passwords and passphrase

genpasswd（）{

local 1=$1

[ "$1" == "" ]&& 1=20

tr -dc A-Za-z0-9_</dev/urandom | head -c ${1} | xargs

}

使用足够长足够复杂的密码，且定期更换。

7）use Public key Based AUthentication

使用公钥认证。

8）disable Empty password

9）thwart ssh crakers （Brute  Force attack）

google：ssh best practice

10）rate-limit incoming port # 22 COnnections

限制ssh访问频度

11）use log analyzer

记录好日志，经常做日志分析。

总结：ssh，scp.sftp,sshd

      ssh /etc/ssh/ssh_config

      sshd /etc/ssh/sshd_config

练习：基于密钥的认证，并限定仅余下root和hadoop用户登录