openssl 简介

Bertha 。 2021-09-16 05:22 424阅读 0赞

OpenSSL是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。 1.对称加密算法 OpenSSL一共提供了8种对称加密算法，其中7种是分组加密算法，仅有的一种流加密算法是RC4。这7种分组加密算法分别是AES、DES、Blowfish、CAST、IDEA、RC2、RC5，都支持电子密码本模式（ECB）、加密分组链接模式（CBC）、加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）四种常用的分组密码加密模式。其中，AES使用的加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）分组长度是128位，其它算法使用的则是64位。事实上，DES算法里面不仅仅是常用的DES算法，还支持三个密钥和两个密钥3DES算法。 2.非对称加密算法 OpenSSL一共实现了4种非对称加密算法，包括DH算法、RSA算法、DSA算法和椭圆曲线算法（EC）。DH算法一般用户密钥交换。RSA算法既可以用于密钥交换，也可以用于数字签名，当然，如果你能够忍受其缓慢的速度，那么也可以用于数据加密。DSA算法则一般只用于数字签名。 3.信息摘要算法 OpenSSL实现了5种信息摘要算法，分别是MD2、MD5、MDC2、SHA（SHA1）和RIPEMD。SHA算法事实上包括了SHA和SHA1两种信息摘要算法，此外，OpenSSL还实现了DSS标准中规定的两种信息摘要算法DSS和DSS1。 4.密钥和证书管理 密钥和证书管理是PKI的一个重要组成部分，OpenSSL为之提供了丰富的功能，支持多种标准。 首先，OpenSSL实现了ASN.1的证书和密钥相关标准，提供了对证书、公钥、私钥、证书请求以及CRL等数据对象的DER、PEM和BASE64的编解码功能。OpenSSL提供了产生各种公开密钥对和对称密钥的方法、函数和应用程序，同时提供了对公钥和私钥的DER编解码功能。并实现了私钥的PKCS#12和PKCS#8的编解码功能。OpenSSL在标准中提供了对私钥的加密保护功能，使得密钥可以安全地进行存储和分发。 在此基础上，OpenSSL实现了对证书的X.509标准编解码、PKCS#12格式的编解码以及PKCS#7的编解码功能。并提供了一种文本数据库，支持证书的管理功能，包括证书密钥产生、请求产生、证书签发、吊销和验证等功能。 事实上，OpenSSL提供的CA应用程序就是一个小型的证书管理中心（CA），实现了证书签发的整个流程和证书管理的大部分机制。 5.SSL和TLS协议

SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层)是一种基于Web应用的安全通信协议，最早由Netscape（网景）公司提出。SSL介于TCP协议和应用层 协议之间，主要作用就是将HTTP、FTP等应用层的数据进行加密然后依托可靠的TCP协议在互联网上传输到目的地，其中最典型的应用就是https。

**SSL提供3个基本的安全服务**：

1）身份合法性：数据发送方和接收方要确认彼此身份，要确保各自的身份不会被冒充。(通过数字证书实现)

2）数据机密性：所有传输的数据都进行加密，并且要确保即使数据被截获也无法破解。(通过非对称或对称加密加密算法实现)

3）数据完整性：确保收到的数据与发送方发出的数据一致，没有被篡改。(通过MAC算法实现)

**SSL协议主要采用的数据加密算法**：

1）非对称加密算法：数据加密和解密使用不同的密钥，如RSA公钥加密算法。优点是安全级别高，很难被破解；缺点是加密解密的速度慢，因此只适用于小量数据的加密。SSL协议采用非对称加密算法实现数字签名，验证数据发送方（或接收方）的身份，同时也用非对称加密算法交换密钥（用于数据加密的对称加密算法的密钥，以及用于数据完整性验证的MAC算法）。

2）对称加密算法：数据加密和解密使用同一个密钥，如DES、3DES、RC4等都是对称加密算法。优点是加解密速度快，适用于大数据量的加密，但安全性较差。SSL协议采用对称加密算法对传输的数据进行加密。

3）MAC算法：Message Authentication Codes，即消息认证码算法，MAC含有密钥散列函数算法，兼容了MD和SHA算法的特性，并在此基础上加入了密钥。SSL协议采用MAC算法来检验消息的完整性。

**6.应用程序**  OpenSSL的应用程序已经成为了OpenSSL重要的一个组成部分，其重要性恐怕是OpenSSL的开发者开始没有想到的。现在OpenSSL的应用中，很多都是基于OpenSSL的应用程序而不是其API的，如OpenCA，就是完全使用OpenSSL的应用程序实现的。OpenSSL的应用程序是基于OpenSSL的密码算法库和SSL协议库写成的，所以也是一些非常好的OpenSSL的API使用范例，读懂所有这些范例，你对OpenSSL的API使用了解就比较全面了，当然，这也是一项锻炼你的意志力的工作。 OpenSSL的应用程序提供了相对全面的功能，在相当多的人看来，OpenSSL已经为自己做好了一切，不需要再做更多的开发工作了，所以，他们也把这些应用程序成为OpenSSL的指令。OpenSSL的应用程序主要包括密钥生成、证书管理、格式转换、数据加密和签名、SSL测试以及其它辅助配置功能。  **7.Engine机制**

Engine机制的出现是在OpenSSL的0.9.6版的事情，开始的时候是将普通版本跟支持Engine的版本分开的，到了OpenSSL的0.9.7版，Engine机制集成到了OpenSSL的内核中，成为了OpenSSL不可缺少的一部分。 Engine机制目的是为了使OpenSSL能够透明地使用第三方提供的软件加密库或者硬件加密设备进行加密。OpenSSL的Engine机制成功地达到了这个目的，这使得OpenSSL已经不仅仅使一个加密库，而是提供了一个通用地加密接口，能够与绝大部分加密库或者加密设备协调工作。当然，要使特定加密库或加密设备更OpenSSL协调工作，需要写少量的接口代码，但是这样的工作量并不大，虽然还是需要一点密码学的知识。Engine机制的功能跟Windows提供的CSP功能目标是基本相同的。目前，OpenSSL的0.9.7版本支持的内嵌第三方加密设备有8种，包括：CryptoSwift、nCipher、Atalla、Nuron、UBSEC、Aep、SureWare以及IBM 4758 CCA的硬件加密设备。现在还出现了支持PKCS#11接口的Engine接口，支持微软CryptoAPI的接口也有人进行开发。当然，所有上述Engine接口支持不一定很全面，比如，可能支持其中一两种公开密钥算法。 8.辅助功能 BIO机制是OpenSSL提供的一种高层IO接口，该接口封装了几乎所有类型的IO接口，如内存访问、文件访问以及Socket等。这使得代码的重用性大幅度提高，OpenSSL提供API的复杂性也降低了很多。 OpenSSL对于随机数的生成和管理也提供了一整套的解决方法和支持API函数。随机数的好坏是决定一个密钥是否安全的重要前提。 OpenSSL还提供了其它的一些辅助功能，如从口令生成密钥的API，证书签发和管理中的配置文件机制等等。如果你有足够的耐心，将会在深入使用OpenSSL的过程慢慢发现很多这样的小功能，让你不断有新的惊喜。

openssl学习方法 通过学习 openssl，用户能够学到 PKI 方面的各种知识，其重要性不言而喻。以下为学习 openssl 的方法，供参考。 1） 建立学习环境 建立一个供调试的 openssl 环境，可以是 windows平台，也可以是 linux 或者其他平台。用户需有在这些平台下调试源代码的能力。 2）学习 openssl 的命令 通过 openssl命令的学习，对 openssl有基本的了解。 3） 学习 openssl源代码并调试主要的源代码有： apps 目录下的各个程序，对应于 openssl 的各项命令； demos 下的各种源代码； engines 下的各种 engine实现； test 目录下的各种源代码。 对于 openssl函数的学习，主要查看 openssl 自身是如何调用的，或者查看函数的实现。对于 openssl 中只有实现而没有调用的函数，读者需要自己写源码或研究源代码去学习。 4） 学会使用 openssl 的asn.1编解码 openssl 中很多函数和源码都涉及到 asn1 编解码，比如数字证书申请、数字证书、crl、ocsp、pkcs7、pkcs8、pkcs12 等。 5） 查找资料 Linux 下主要用 man 就能查看 openssl 命令和函数的帮助。Windows 用户可用到 www.openss.org 去查看在线帮助文档， 或者用 linux 下的命令 man2html 将帮助文档装换为 html 格式。用户也可以访问 openssl.cn 论坛来学习 openssl。 6） 学习 openssl相关书籍 读者可以参考《OpenSSL与网络信息安全--基础、结构和指令》 、 《NetworkSecurity with OpenSSL》(OReilly出版)和《OpenSSL for windows Developer’s Guide》。

备注: 1.Windows下将OpenSSL编译成vs工程

2.[大数运算库GMP及利用实现RSA算法][GMP_RSA]

[GMP_RSA]: http://blog.csdn.net/qmickecs/article/details/39676655