Linux之加密解密基础、openssl及CA基础应用

加密解密基础简介

数据在网络中传输过程中要保证三个要点：

（1）数据的完整性：防止数据在传输过程中遭到未授权用户的破坏或篡改

（2）数据的机密性：防止文件数据泄漏给未授权用户从而让其利

（3）数据的可用性：保证授权用户能按需访问存取文件数据

因此加密技术是最常用的安全保密手段，利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段还原（解密）。加密技术包括两个元素：算法和密钥。算法是将普通的信息或者可以理解的信息与一串数字（密钥）结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解密的一种算法

解密：将密文转换成能够直接阅读的文字（即明文）的过程称为解密

常见加密类型：对称加密、公钥加密、单向加密

（1）对称加密：加密和解密同一个密钥，依赖于算法和密钥。

特性：加密、解密使用同一密钥；将明文分隔成固定大小的块，逐个进行加密

缺点：密钥过多、密钥分发

常见的加密算法：DES、3DES（DES增强版）、AES（加密位数128bits、192bits、458bits、384bits、512bits）

大致的实现原理如下图：

（2）公钥加密：有两个不同的密钥：私钥（private key）和公钥（public key），使用公钥加密的数据只能由对应的私钥解密

特性：密钥长度较大；加密解密分别使用密钥对儿中的密钥相对进行；常用于数字签名和密钥交换

常见加密算法：RSA 、 DSA（数字签名算法）

大致的实现原理如下图：

（3）单向加密：只能加密不能解密，提取数据特征码

特性：输入一样，输出必然相同；输入的微小改变，会造成结果的巨大变化；无法根据特征码还原原来的数据；定场输出

常见加密算法：MD1，MD5，SHA1，SHA512，CRC-32

大致的实现原理：单向加密通常用于验证数据的完整性，在数据发送之前，对数据进行单向加密得出特征码，然后接受者再次对接收的数据使用同样的单向加密，如果得到的特征码相同，则说明数据是完整的。因此单纯的使用单向加密，无法保证数据被篡改，因此还需要借助其他加密算法（如数字签名）。

以上加密的各种算法只是对文件进行了加密，如何保证在网络上进行安全的传输，而不被窃听，篡改等？

这里先阐述一次加密传输原理过程：

发送端：

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

接收端：

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

阐述中提到的公钥，用来加密/验章用；私钥是用来解密/签章。公钥与私钥的作用是：用公钥加密的内容只能用私钥解密，用私钥加密的内容只能用公钥解密。

随着传统模式开始走向电子化和网络化，网络传输迫切需要解决真实身份、数据完整性、机密性、准确性、不可否认性，引入了基于加密技术的数字签名。

PKI（Public Key Infrastructure）是使用公开密钥密码技术来提供和实施安全服务的基础设施，主要组成部分有：认证中心（CA ）、注册中心（RA）、密钥管理中心（KMC）、证书发布；其中CA（Certificate Authority）系统是PKI体系的核心，主要实现数字证书的发放和密钥管理等功能。数字证书由权威公正的CA中心签发，是网络用户的***明。使用数字证书，结合数字签名、数字信封等密码技术，可以实现对网上用户的身份认证，保障网上信息传送的真实性、完整性、保密性和不可否认性。数字证书目前已广泛应用于安全电子邮件、网上商城、网上办公、网上签约、网上银行、网上证券、网上税务

等行业和业务领域。

数字证书：数字证书为实现双方安全通信提供了电子认证。在因特网、公司内部网或外部网中，使用数字证书实现身份识别和电子信息加密。数字证书中含有密钥对（公钥和私钥）所有者的识别信息，通过验证识别信息的真伪实现对证书持有者身份的认证

证书格式是 x509 格式，主要内容有：

版本号（version）

序列号（serial number），CA 用于唯一标志此证书

签名算法标志（signatur algotithm ientifier）

发行者的名称，即 CA 自己的名称

有效期，起始日期和终止日期

整数主题明还曾，整数拥有者自己的公钥

发行商的唯一标识

整数主题的唯一标志

扩展信息

签名：CA 对此证书的数字签名

SSL：Secure Socket layer（安全套接字层）

1995年由网景公司设计，发布SSL2.0版本，后推出3.0版本，1999年推出TLS1.0,相当于SSL3.0升级版，现在常用TLS1.2版本

分层设计：

1）、最低层：基础算法原语的实现，aes, rsa, md5

2）、向上一层：各种算法的实现

3）、再向上一层：组合算法实现的半成品

4）、用各种组件拼装而成的种种成品密码学协议/软件：tls, ssh

openssl应用

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。

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。主要组成部分：libcrypto（通用功能密码算法库）、libssl（SSL协议库,用于实现TLS/SSL的功能）、OpenSSL多功能命令行工具(能够实现生成密钥、创建数字证书、手动加密解密数据)

openssl命令常见参数选项：

-e：指定为加密，可以不写默认为加密。

-des3：指定算法算法

-salt：默认设置，生成一段字符串放在密码最前面进行加密，提高解密难度。

-a：基于base64处理数据。加密结果进行base64编码处理

-in：读取那个文件进行加密

-out：输出到那里

-d：指定为解密

练习：

1）、用3des 加密/tmp/fstab ，存放于/var/目录中