OpenSSL

一、什么是OpenSSL

在电脑网络上，OpenSSL是一个开放源代码的软件库包，应用程序可以使用这个包来进行安全通讯，避免窃听，同时确认另一端连接者的身份。这个包广泛被应用在互联网的网页服务器上。其主要库是以C语言所写成，实现了基本的加密功能，实现了SSL与TLS协议。

OpenSSL由三部分组成：

    libencrypto库

    libssl库

    openssl多用途命令行工具

二、OpenSSL加密算法和协议

1、对称加密算法

    特性：

        加密、解密使用同一个密钥

        将原始数据分割成为固定大小的块，逐个进行加密

    缺陷：

        密钥过多

        密钥分舵困难

 常用算法：

    DES、3DES、AES、Blowfish、Twofish等等

2、公钥加密算法

    密钥分为公钥与私钥：

        公钥：从私钥中提取产生；可以公开给所有人

        私钥：通过工具闯将，使用者自己留存，必须保证其私密性

        特点：用公钥加密的数据，只能使用与之对应的私钥解密，反之亦然

    用途：

        数字签名：主要用于让接收方确认发送放的身份

        密钥交换：发送发用对方公钥加密一段对称密钥，并发送给对方

    算法：

        RSA:1977年由罗纳德・李维斯特（Ron Rivest）、阿迪・萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德・阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的，RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。

        DSA:Digital Signature Algorithm 数字签名算法

3、单向加密

    特性：定长输出、雪崩效应

        # 雪崩效应指，其中以为发生变化，都会给结果带来翻天覆地的变化

    功能：数据完整性

    算法：

        md5：Message Digest 5, 128bits 消息摘要

        sha1：Secure Hash Algorithm 1, 160bits 安装的hash算法

        sha224、sha256、sha384、sha512（都为sha家族，224长度为224位，其他意义相同）

4、密钥交换

    公钥加密：通过获取对方的公钥对数据进行加密，只有对方的私钥才能解密

    DH算法（Deffie-Hellman）：由两个人名组成

三、公钥加密解密过程图解

四、各加密算法管理命令

openssl：默认在Centos 7上面默认安装，可以直接使用，有很多子命令可以分别管理。

    子命令分为三类：

        标准命令

        信息摘要命令（dgst命令）

        加密命令（enc子命令）

    标准命令：enc，ca，req，genrsa等等

1、对称加密

    工具：openssl enc

    支持的算法：3des,aes,blowfish,towfish

    enc命令：

        加密：# openssl  enc  -e  -des3  -a  -salt  -in fstab   -out fstab.ciphertext

解密：# openssl  enc  -d  -des3  -a  -salt  -out fstab   -in fstab.ciphertext

2、单向加密

    工具：openssl dgst，md5sum，sha1sum，sha224sum等等

    dgst命令：

        # openssl  dgst  -md5  /PATH/TO/SOMEFILE

# openssl dgst -md5 /etc/fstab 
MD5(/etc/fstab)= e5ee5d6d40cf1983771c8650df455135
# md5sum /etc/fstab 
e5ee5d6d40cf1983771c8650df455135  /etc/fstab
# sha1sum /etc/fstab 
5f3a9f070f56a355ca68d86028c95dca5c4bcb2f  /etc/fstab
# sha224sum /etc/fstab 
fd8e80dc3e6479d254b50e7f0c05d7897a99ed951c3f81ec1fec362a  /etc/fstab
# sha512sum /etc/fstab 
9893ded3aa749d79e6e714dd3ca81454e05243f7655633cef06719365c1e7b27a372705752ac751a2adeced881952627d02767c9aa305db31ee1de87b428804a  /etc/fstab

3、生成用户密码

    工具：passwd，openssl passwd

# openssl passwd -1 -salt $(openssl rand -hex 10)
Password: 
$1$0d9d2f2e$Ty3KtAwkijG5zIU08ixay.

4、生成随机数

    工具：openssl rand

# openssl  rand  -hex  NUM

# openssl  rand  -base  NUM

# openssl rand -hex 10
6d989f629da63bb40948
# openssl rand -base64 10
3JXUSebo5uMlfw==

# 注意复制base64的随机数时，不要复制后门的“==”号

5、公钥加密

    生成密钥：

生成私钥： # (umask 077;  openssl  genrsa  -out  /PATH/TO/PRIVATE_KEY_FILE  NUM_BITS)

提出公钥： #  openssl  rsa  -in  /PATH/FROM/PRIVATE_KEY_FILE  -pubout

    # 注意：因为私钥必须保证其安全，所以其umask应该为077，放在括号中执行，表示在子shell中执行，可以不影响当前shell

# (umask 077;openssl genrsa -out /opt/http)
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus
.........................++++++
...............++++++
e is 65537 (0x10001)
# openssl rsa -in /opt/http -pubout
writing RSA key
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCw554Lm/+x+eGJRfqk5YpDLkLj
NvAO2t8P6DQHc5l2pnm1vw6KnWTPB0V4S2P87E2fI1QV0RplTD832FBpina/fsz4
iGjv1CfjA8kwQ0wMJfrqqtOHAsmeKUmAqJvtSGhLy8b0Lx1AWxGBPKg32PmmhCQE
tnROn/cXwb8Od80unwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

五、PKI及创建私有CA

PKI：公钥基础设施（Public Key Infrastructure）

        签证机构：CA

        注册机构：RA

        证书吊销列表：CRL

        整数存取库

SSL：Secure sockets Layer

    由Netscape公司在1994年研发，其版本有V1.0，V2.0，V3.0 其中V3.0最为主流，但是前一段时间google验证出其有bug，所以建议使用TLS

TLS：Transport Layer Security

    有IETF研发：其版本有V1.0, V1.1, V1.2, V1.3主流版本为V1.2

创建私有CA：

    openssl命令：

        配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf

    在确定配置为CA的服务上生成一个自签证书，并为CA提供所需要的目录及文件即可

    步骤：

        (1) 生成私钥；

# (umask 077; openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 4096)

(2) 生成自签证书；

# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3655

-new：生成新证书签署请求；

-x509：生成自签格式证书，专用于创建私有CA时；

-key：生成请求时用到的私有文件路径；

-out：生成的请求文件路径；如果自签操作将直接生成签署过的证书；

-days：证书的有效时长，单位是day；

(3) 为CA提供所需的目录及文件；

    # mkdir  -pv  /etc/pki/CA/{certs,crl,newcerts}
    # touch  /etc/pki/CA/{serial,index.txt}
    # echo  01 > /etc/pki/CA/serial

测试并申请签署证书：

    步骤：（以httpd为例）

(1) 用到证书的主机生成私钥；

# mkdir  /etc/httpd/ssl 
# cd  /etc/httpd/ssl
# (umask  077; openssl  genrsa -out  /etc/httpd/ssl/httpd.key  2048)

(2) 生成证书签署请求

# openssl  req  -new  -key  /etc/httpd/ssl/httpd.key  -out /etc/httpd/ssl/httpd.csr  -days  365[object Object]

(3) 将请求通过可靠方式发送给CA主机；

这里使用scp（本次仅用于测试使用，密钥传输时必须保证其安全，可以使用u盘复制）

# scp httpd.csr 172.18.250.108:/opt/
[email protected]'s password: 
httpd.csr                                              100% 1094     1.1KB/s   00:00

(4) 在CA主机上签署证书；

# openssl ca  -in  /tmp/httpd.csr  -out  /etc/pki/CA/certs/httpd.crt  -days  365
Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
Check that the request matches the signature
Signature ok
Certificate Details:
        Serial Number: 1(0x2)
        Validity
            Not Before: Apr 10 15:45:54 2016 GMT
            Not After : Apr 10 15:45:54 2017 GMT
        Subject:
            countryName               = CN
            stateOrProvinceName       = beijing
            organizationName          = ops
            organizationalUnitName    = ops
            commonName                = ops.com
            emailAddress              = [email protected]
        X509v3 extensions:
            X509v3 Basic Constraints: 
                CA:FALSE
            Netscape Comment: 
                OpenSSL Generated Certificate
            X509v3 Subject Key Identifier: 
                08:A3:DD:98:D3:E0:42:58:5E:B7:24:43:6C:3D:B1:D8:02:34:16:46
            X509v3 Authority Key Identifier: 
                keyid:75:63:44:2C:46:80:2F:84:CE:EF:C6:F1:F2:E7:75:2E:EF:17:37:C2
Certificate is to be certified until Apr 10 15:45:54 2017 GMT (365 days)
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1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y
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Data Base Updated

查看证书中的信息：

# openssl  x509  -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt  -noout  -serial  -subject