加密与安全传输
一、加密算法
1、对称加密
概念：加密和解密使用同一个秘钥
算法：DES、3DES、AES、Blowfish、Twofish、IDEA、RC6、CAST5等
优点：效率高；将数据分割成固定大小的块，逐个进行加密
缺点：每一个通信就需要一个秘钥；秘钥传递不安全；无法确定数据来源
2、非对称加密
公钥与私钥：公钥是公开给所有人的；私钥是只有自己知道；通过私钥可以推算出公钥，但是通过私钥无法退出公钥；使用公钥加密必须使用私钥解密，或者使用私钥加密必须使用公钥解密；公私钥必须成对出现
算法：RSA、DSA、ELGamal
优缺点：可以实现数字签名来验证数据来源；可以安全的交换对称秘钥；可以实现时间加密，但是对应大的数据解密时效率太低，适合加密少量数据
3、单向散列（hash）
特性：
1）雪崩效应：数据不同，摘要一定大不同
2）单向：不可反推数据
3）摘要长度固定大小
算法：md5:128、sha1:160、sha224、sha256、sha384、sha512
功能：用来验证数据的完整性
4、秘钥交换算法（DH）
1）A和B协商生成公开的整数a,大素数p
2）A:生成隐私数据 :x(x<p),计算得出 a^x%p，发送给B；B:生成隐私数据 :y(y<p),计算得出 a^y%p，发送给A
3）A:计算得出 [(a^y%p)^x] %p = a^xy%p，生成为密钥；B:计算得出 [(a^x%p)^y] %p = a^xy%p，生成为密钥
5、在安全通信过程中：
爱丽丝：
1）原数据通过hash算法得出一个摘要；
2）用爱丽丝的私钥加密摘要；
3）将加密的摘要和原数据一块使用对称秘钥加密；
4）再用鲍勃的公钥将对称秘钥加密；
5）密文数据发送————>
鲍勃：
1）<————接受密文数据；
2）使用鲍勃的私钥解密对称秘钥；
3）使用对称秘钥解密原数据和加密后的摘要；
4）使用爱丽丝的公钥解密摘要；
5）计算原数据的hash摘要并和解密后的摘要进行比较，从而确定原始数据的完整性。
二、传输层安全协议TLS
TLS：Transport Layer Security及其前身安全套接层SSL是一种安全协议，目的是为互联网通信，提供安全及数据完整性保障。
特性：可以保证数据传输的机密性、完整性，可实现认证，重放保护（重放：由中间人捕获到加密的数据再次传输到目的服务器，有可能会影响账户的安全）等功能。
TLS协议分俩个阶段：握手阶段(协商阶段)：客户端和服务器端认证对方身份（依赖于PKI体系，利用数字证书进行身份认证），并协商通信中使用的安全参数、密码套件以及主密钥。后续通信使用的所有密钥都是通过MasterSecret生成。应用阶段：在握手阶段完成后进入，在应用阶段通信双方使用握手阶段协商好的密钥进行安全通信。
- Handshake协议：包括协商安全参数和密码套件、服务器身份认证（客户端身份认证可选）、密钥交换
- ChangeCipherSpec 协议：一条消息表明握手协议已经完成
- Alert 协议：对握手协议中一些异常的错误提醒，分为fatal和warning两个级别，
- atal类型错误会直接中断SSL链接，而warning级别的错误SSL链接仍可继续，只是会给出错误警告
- Record 协议：包括对消息的分段、压缩、消息认证和完整性保护、加密等
- HTTPS 协议：就是“HTTP 协议”和“SSL/TLS 协议”的组合。HTTP over SSL”或“HTTP over TLS”，对http协议的文本数据进行加密处理后，成为二进制形式传输
三、CA和证书
数字证书认证机构（Certificate Authority，缩写为CA），也称为电子商务认证中心、电子商务认证授权机构，是负责发放和管理数字证书的权威机构，并作为电子商务交易中受信任的第三方，承担公钥体系中公钥的合法性检验的责任。
PKI：公开密钥基础建设，包括签证机构（CA）、注册机构（RA）、证书吊销列表（CRL）以及证书存取库。
X.509：定义了证书的结构以及认证协议标准，包括版本号、序列号、签名算法、颁发者、有效期限、主体名称、主体公钥、CRL分发点、扩展信息、发行者签名等信息
ca证书颁发机构分根ca和子ca，根ca的证书为自签证书，然后再为子ca颁发证书；用户只要信任了根ca的证书则就是信任了子ca颁发的证书。
相关配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf
#################################################################### [ ca ] default_ca = CA_default #默认CA，在一台服务器可以搭建多个CA [ CA_default ] #默认CA的配置 dir = /etc/pki/CA #工作目录 certs = $dir/certs #存放证书 crl_dir = $dir/crl #存放证书吊销列表 database = $dir/index.txt #数据库索引文件，需要手动创建 new_certs_dir = $dir/newcerts #新证书的路径 certificate = $dir/cacert.pem #CA的证书文件 serial = $dir/serial #下一个要颁发的证书序列号，16进制 crlnumber = $dir/crlnumber #下一个要吊销的证书序列号 crl = $dir/crl.pem #证书吊销列表 private_key = $dir/private/cakey.pem#CA的私钥文件 RANDFILE = $dir/private/.rand #生成私钥需要用到的随机数文件
default_days = 365 #默认颁发证书的有效期 default_crl_days= 30 #30天发布一次证书吊销列表 default_md = sha256 # preserve = no # policy = policy_match #策略匹配，定义客户端和服务端申请证书时的信息匹配策略 [ policy_match ] countryName = match #必须匹配 stateOrProvinceName = match organizationName = match organizationalUnitName = optional #不要求必须匹配 commonName = supplied #必须提供 emailAddress = optional
示例：搭建一个私有CA
服务端搭建：
1、生成CA的私钥
# (umask 066; 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 3650 Country Name (2 letter code) [XX]:CN State or Province Name (full name) []:beijing Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:test Organizational Unit Name (eg, section) []:it Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:ca.test.com Email Address []:
- -new: 生成新证书签署请求
- -x509: 专用于CA生成自签证书
- -key: 生成请求时用到的私钥文件
- -days n：证书的有效期限
- -out /PATH/TO/SOMECERTFILE: 证书的保存路径
3、创建必要的文件
# touch /etc/pki/CA/index.txt # echo 01 >/etc/pki/CA/serial
# openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -text [-subject | -issuer | -dates] 查看证书信息
客户端生成注册申请请求：
1、生成私钥
# (umask 077; openssl genrsa -out app.key 1024)
2、生成签署请求
# openssl req -new -key app.key -out app.csr Country Name (2 letter code) [XX]:CN State or Province Name (full name) []:beijing Locality Name (eg, city) [Default City]:beijing Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:test Organizational Unit Name (eg, section) []:it Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:app.test.com Email Address []: A challenge password []: An optional company name []:
3、将签署请求发送给CA
# scp app.csr 192.168.0.7:/etc/pki/CA/
服务器端签署：
1、签署颁发
# openssl ca -in /etc/pki/CA/app.csr -out /etc/pki/CA/certs/app.crt -days 100
2、将签署后的证书发回客户端
# scp /etc/pki/CA/certs/app.crt 192.168.0.6:/root
CA吊销证书的管理
生成吊销列表 [root@centos7 CA]# echo 01 >/etc/pki/CA/crlnumber [root@centos7 CA]# openssl ca -gencrl -out crl.pem 查看吊销列表 [root@centos7 CA]# openssl crl -in crl.pem -noout -text 查看证书状态 [root@centos7 CA]# cat index.txt V（正常证书） 180826054533Z 01 unknown /C=CN/ST=BJ/O=test/OU=it/CN=www.test.com [root@centos7 CA]# openssl ca -status 01 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf 01=Valid (V)（正常证书） 吊销证书 [root@centos7 CA]# openssl ca -revoke newcerts/01.pem [root@centos7 CA]# cat index.txt R （已被吊销） 180826054533Z 180518060712Z 01 unknown /C=CN/ST=BJ/O=test/OU=it/CN=www.test.com
四、管理工具
md5sum、sha1sum、sha224sum、sha256sum 、sha384sum 、sha512sum：计算散列值
- --check：检查md5值是否正确
gpg：GunPG
- -c file：加密文件
- -o file -d file.gpg：解密文件
- --gen-key：生成非对称秘钥
- --list-keys：查看已有公钥
- -e -r keyname file：使用指定公钥加密文件
- --import filename.pubkey：导入公钥
- -a --export -o filename.pubkey：导出公钥
- --delete-secret-keys keyname：删除私钥
- --delete-keys keyname：删除公钥
# rngd -r /dev/urandom #提供随机数来生成秘钥
openssl：多用途的工具集
组件：
openssl: 多用途的命令行工具，包openssl
libcrypto: 加密算法库，包openssl-libs
libssl：加密模块应用库，实现了ssl及tls，包nss
子命令：
enc
# openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile -out testfile.cipher 使用-des3加密算法对称加密testfile文件
# openssl enc -d -des3 -a -salt -in testfile.cipher -out testfile 解密
- -e 加密
- -d 解密
- -des3 | -des | -des 加密算法
- -a 表示使用base64编码
- 编码：base64 === a-z A-Z 0-9 / + 64个字符
- -salt 加盐
dgst -md5 | -hex 单向加密
passwd -1 -salt 生成MD5加密密码
rand -base64 | -hex # 生成随机数
genrsa：
# (umask 066; openssl genrsa -out test.key -des 2048) 生成私钥并且使用des加密
rsa：
# openssl rsa -in test.key -out test2.key 将加密的私钥解密 # openssl rsa -in test2.key -pubout -out test2.key.pub 从私钥中提取对应的公钥
个人学习笔记 记录于22:16
