OpenSSL 介绍和使用

冷不防 2022-11-16 10:55 308阅读 0赞

## 一、SSL 简介 ##

按照我的理解来解释下，为了让网络通信更安全，需要认证和加密，认证是说明你是要找的人，加密是为了让截获中间报文第三者无法得到消息内容。  
为此有人设计了SSL，即套接字上的安全层，简单来说就是在TCP之上做一个安全通信层，HTTP on SSL 即是HTTPs，现在几乎所有的银行网站访问都是基于HTTPS协议的。  
认证是通过证书+非对称加密算法来解决的，具体我也不搬迁了大家去看看  
[https交互过程][https]

SSL交互过程还是很复杂的，牵扯到非对称加密和对称加密，以及复杂的交互过程，为此有人写了openssl库，这个库的使用非常广泛，本文就是阐明如何安装和基本使用这个库的。  
有了这openssl库，就可以直接写和HTTPS的交互的代码了。

## 二、openssl 功能 ##

openssl可以实现：秘钥证书管理、对称加密和非对称加密 。

openssl: 多用途的命令行工具，包openssl，可以执行交互或批量命令。
    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。

### 1.1 加密命令 ###

工具： openssl enc, gpg
    算法： 3des, aes, blowfish, twofish、3des等。
    常用选项有：
    -in filename：指定要加密的文件存放路径
    -out filename：指定加密后的文件存放路径
    -salt：自动插入一个随机数作为文件内容加密，默认选项 加点盐：）
    -e：加密；
    -d：解密，解密时也可以指定算法，若不指定则使用默认算法，但一定要与加密时的算法一致
    -a/-base64：当进行加解密时，他只对数据进行运算，有时需要进行base64转换，设置
    此选项后加密结果进行base64编码，解密前先进行base64编码。
    加密解密算法可以通过自己制定，有什么算法可以通过openssl help enc去查看加密内容。
    enc命令：
    帮助： man enc
    加密：
    openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile -out testfile.cipher
    解密：
    openssl enc -d -des3 -a -salt –in testfile.cipher -out testfile
    openssl ?

**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。

**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。

## 1.2 摘要命令 ##

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。

摘要一般有两个作用：1）做信息完整性校验；2）保存密码，有些密码是直接在数据库中采用MD5（真实密码值）保存的，有的还进行加盐处理，使其难以破解，这样密码只能重置，无法告诉你原始过程，因为摘要是不可逆的。

openssl dgst
    常用选项有：
    [-md5|-md4|-md2|-sha1|-sha|-mdc2|-ripemd160|-dss1] ：指定一种摘要算法
    -out filename：将摘要的内容保存到指定文件中
    dgst命令：
    帮助： man dgst
    openssl dgst -md5 [-hex默认16进制] /PATH/SOMEFILE
    openssl dgst -md5 testfile
    md5sum /PATH/TO/SOMEFILE
    MAC: Message Authentication Code，单向加密的一种延伸应用，用于实现网络通
    信中保证所传输数据的完整性机制
    CBC-MAC
    HMAC：使用md5或sha1算法

简单示例，对文件1进行求md5摘要：

![831d8761e3333efb37c6aeb5712f629a.png][]

## 1.3 生成密码和base64等 ##

生成密码需要使用的标准命令为 passwd ，用法如下：

openssl passwd [-crypt] [-1] [-apr1] [-salt string] [-in file] [-stdin] [-noverify] [-quiet] [-table] {password}
    常用选项有：
    
    -1：使用md5加密算法
    -salt string：加入随机数，最多8位随机数
    -in file：对输入的文件内容进行加密
    -stdion：对标准输入的内容进行加密

![a92c907ea0b2dc0bea7ae65683d699b0.png][]

## 1.4 生成随机数 ##

在SSL交互过程中，需要生成随机数。

生成随机数需要用到的标准命令为 rand ，用法如下：
    openssl rand [-out file] [-rand file(s)] [-base64] [-hex] num
    常用选项有：
    -out file：将生成的随机数保存至指定文件中
    -base64：使用base64 编码格式
    -hex：使用16进制编码格式

![bba2f7e58654231671b5c4b6477645db.png][]

## 1.5 生成密钥对 ##

首先需要先使用 genrsa 标准命令生成私钥，然后再使用 rsa 标准命令从私钥中提取公钥。  
genrsa 的用法如下：

openssl genrsa [-out filename] [-passout arg] [-des] [-des3] [-idea] [-f4] [-3] [-rand file(s)] [-engine id] [numbits]
    常用选项：
    -out filename：将生成的私钥保存至指定的文件中
    -des|-des3|-idea：不同的加密算法
    numbits：指定生成私钥的大小，默认是2048

一般情况下秘钥文件的权限一定要控制好，只能自己读写，因此可以使用 umask 命令设置生成的私钥权限，示例如下:

![a617a3e072f1ac4141cb5d1f9aab349a.png][]

ras 的用法如下：

openssl rsa [-inform PEM|NET|DER] [-outform PEM|NET|DER] [-in filename] [-passin arg] [-out filename] [-passout arg]
           [-sgckey] [-des] [-des3] [-idea] [-text] [-noout] [-modulus] [-check] [-pubin] [-pubout] [-engine id]
    常用选项：
    -in filename：指明私钥文件
    -out filename：指明将提取出的公钥保存至指定文件中 
    -pubout：根据私钥提取出公钥

![71f18ee8f2c6ddb0e1dbd699449a32f3.png][]

## 1.7创建证书 ##

使用openssl工具创建CA证书和申请证书时，需要先查看配置文件，因为配置文件中对证书的名称和存放位置等相关信息都做了定义，具体可参考 /etc/pki/tls/openssl.cnf 文件。

第一步：创建为 CA 提供所需的目录及文件  
!\[i([http://upload-images.jianshu.io/upload\_images/1737506-a44da07298662473.png!web?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240][http_upload-images.jianshu.io_upload_images_1737506-a44da07298662473.png_web_imageMogr2_auto-orient_strip_7CimageView2_2_w_1240])

第二步：指明证书的开始编号  
\]\# echo 01 >> serial

第三步：生成私钥，私钥的文件名与存放位置要与配置文件中的设置相匹配；

![baf2a4302e03a43933dd8d2a285178e9.png][]

第四步：生成自签证书，自签证书的存放位置也要与配置文件中的设置相匹配，生成证书时需要填写相应的信息；

![c5c2e9cbab0acc7738a3df8477b40af2.png][]

命令中用到的选项解释：  
\-new：表示生成一个新证书签署请求  
\-x509：专用于CA生成自签证书，如果不是自签证书则不需要此项  
\-key：生成请求时用到的私钥文件  
\-out：证书的保存路径  
\-days：证书的有效期限，单位是day（天），默认是365天

（2）颁发证书

在需要使用证书的主机上生成证书请求，以 httpd 服务为例，步骤如下：  
第一步：在需要使用证书的主机上生成私钥，这个私钥文件的位置可以随意定  
第二步：生成证书签署请求  
第三步：将请求通过可靠方式发送给 CA 主机

![f04e9dc74915c8d4489e687ae56b15b3.png][]

第四步：CA 服务器拿到证书签署请求文件后颁发证书，这一步是在 CA 服务器上做的

![052c20e8fb9cc02f19328d2ad6cbb870.png][]

查看证书信息的命令为：

![5e69937118818efe7282897cbb24e8f8.png][]

（3）吊销证书

吊销证书的步骤也是在CA服务器上执行的，以刚才新建的 httpd.crt 证书为例，吊销步骤如下：  
第一步：在客户机上获取要吊销证书的 serial 和 subject 信息  
第二步：根据客户机提交的 serial 和 subject 信息，对比其余本机数据库 index.txt 中存储的是否一致  
第三步：执行吊销操作

![8047c5bc18a2bf71d293360dc55b4e82.png][]

第四步：生成吊销证书的吊销编号 （第一次吊销证书时执行）  
`# echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber`

第五步：更新证书吊销列表  
`# openssl ca -gencrl -out /etc/pki/CA/crl/ca.crl`

查看 crl 文件命令：  
`# openssl crl -in /etc/pki/CA/crl/ca.crl -noout -text`

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[5e69937118818efe7282897cbb24e8f8.png]: /images/20221022/10aacd15e8a242de8937009af3209859.png
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