15-安全加密

• 对称加密

• 加密和解密使用同一个密钥
• 常见对称加密算法:

• DES：Data Encryption Standard，56bits
• 3DES：
• AES：Advanced (128, 192, 256bits)
• Blowfish，Twofish
• IDEA，RC6，CAST5

• 非对称加密

• 密钥是成对出现

• 公钥：public key，公开给所有人，主要给别人加密使用
• 私钥：secret key，private key 自己留存，必须保证其私密性，用于自已加密签名

• 特点：用公钥加密数据，只能使用与之配对的私钥解密；反之亦然
• 功能：

• 数据加密：适合加密较小数据,比如:加密对称密钥
• 数字签名：主要在于让接收方确认发送方身份

• 常见算法：

• RSA
• DSA
• ECC

• 非对称加密实现加密

• 非对称加密实现数字签名

• 数据传输过程

• 利用单向哈希算法核查数据完整性

• 范例：对比官方摘要值一致性（不一致则有被篡改）

确认本地使用镜像

查看官方镜像摘要

用摘要中同样的算法加密本地isos，检查哈希值一致性

对比发现哈希值一致，确认本地isos未被篡改

• 综合应用多种加密算法

• 实现数据加密

• Key(data)+Pb(key)
• 实现数据加密，无法验证数据完整性和来源

• 实现数字签名

• data+Sa(hash(data))
• 不加密数据，可以保证数据来源的可靠性、数据的完整性和一致性

• 综合加密和签名

• Pb{Sa[hash(data)]+data}
• 对称key{Sa[hash(data)]+data}+Pb(对称key)
• 即实现数据加密，又可以保证数据来源的可靠性、数据的完整性和一致性

• 密码交换

• 密钥交换：IKE（ Internet Key Exchange ）
• 公钥加密：用目标的公钥加密对称密钥
• DH (Deffie-Hellman)：生成对称（会话）密钥
• 实现过程

A: g,p 协商生成公开的整数g, 大素数p
B: g,p
A:生成隐私数据:a (a<p)，计算得出 g^a%p，发送给B
B:生成隐私数据:b,(b<p)，计算得出 g^b%p，发送给A
A:计算得出 [(g^b%p)^a]%p = g^ab%p，生成为密钥
B:计算得出 [(g^a%p)^b]%p = g^ab%p，生成为密钥

• 特点

• 泄密风险：私密数据a，b在生成K后将被丢弃，因此不存在a，b过长时间存在导致增加泄密风险。

• 风险

• 中间人攻击：由于DH在传输p，g时并无身份验证，所以有机会被实施中间人攻击，替换双方传输时的
• 数据

• CA和证书

• 背景：中间人攻击-Man-in-the-middle，简称为 MITM

• 通过中间转发、截取通信双方密钥，骗取数据或者诱导发送错误信息

• CA，Catificate Authority，它的作用就是提供证书（即服务器证书，由域名、公司信息、序列号和签名信息组成）加强服务端和客户端之间信息交互的安全性，以及证书运维相关服务。
• 类型：

• ​证书授权机构的证书
• 服务器证书
• 用户证书

• 获取方式

• 自签名的证书
• 使用证书授权机构：

• 1 生成证书请求 csr；
• 2 将证书请求csr 发送给CA；
• 3 CA 颁发签名证书

• 安全协议 SSL/TLS

• SSL/TLS是一个安全通信框架，上面可以承载HTTP协议或者SMTP/POP3协议等。
• SSL/TLS综合运用了密码学中的对称密码，消息认证码，公钥密码，数字签名，伪随机数生成器等，可以说是密码学中的集大成者。

• TLS主要分为两层，底层的是TLS记录协议，主要负责使用对称密码对消息进行加密。

• 上层的是TLS握手协议，主要分为握手协议，密码规格变更协议和应用数据协议4个部分。
• 握手协议负责在客户端和服务器端商定密码算法和共享密钥，包括证书认证，是4个协议中最最复杂的部分。
• 密码规格变更协议负责向通信对象传达变更密码方式的信号
• 警告协议负责在发生错误的时候将错误传达给对方
• 应用数据协议负责将TLS承载的应用数据传达给通信对象的协议。

可参考：​​一篇文章让你彻底弄懂SSL/TLS协议​​

• HTTPS

• 过程：

• 1. 客户端发起HTTPS请求

• 用户在浏览器里输入一个https网址，然后连接到服务器的443端口。

• 2.服务端的配置

• 采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，可以自己制作，也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通 过，才可以继续访问，而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面。这套证书其实就是一对公钥和私钥。

• 3. 传送服务器的证书给客户端

• 证书里其实就是公钥，并且还包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。

• 4. 客户端解析验证服务器证书

• 这部分工作是由客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如：颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一 个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随机值。然后用证书中公钥对该随机值进行非对称加密。

• 5. 客户端将加密信息传送服务器

• 这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来 进行加密解密了。

• 6. 服务端解密信息

• 服务端将客户端发送过来的加密信息用服务器私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值。

• 7. 服务器加密信息并发送信息

• 服务器将数据利用随机值进行对称加密,再发送给客户端。

• 8. 客户端接收并解密信息

• 客户端用之前生成的随机值解密服务段传过来的数据，于是获取了解密后的内容。

• OpenSSL

• 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信，避免窃听，同时确认另一端连线者的身份。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可以运行在OpenVMS、 Microsoft Windows以及绝大多数类Unix操作系统上（包括Solaris，Linux，Mac OS X与各种版本的开放源代码BSD操作系统）。
• Base64 编码

• 以字符n对应的ascII编码110转二进制为例

• 将余数从下到上排列，得到二进制1101110，一个字节8bit，高位补足0，得到01101110。

#短除法
    110 / 2  = 55...0
    55  / 2  = 27...1
    27  / 2  = 13...1
    13  / 2  = 6...1
    6   / 2  = 3...0
    3   / 2  = 1...1
    1   / 2  = 0...1

• 以二进制数01101110转10进制为例

• 按权展开求和, 8位二进制数从右到左，次数是0到7依次递增, 基数*底数次数，从左到右依次累加，相加结果为对应十进制数。

#按权展开求和
(01101110)2 = 0 * 20 + 1 * 21 + 1 * 22 + 1 * 23 
+ 0 * 24 + 1 * 25 + 1 * 26 + 0 * 27

• 位概念

• 二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit，比特)，也叫存储单元，位是数据存储的最小单位。其中8bit就称为一个字节（Byte）。

• 64位编码概念

• Base64编码是将字符串以每3个8比特(bit)的字节子序列拆分成4个6比特(bit)的字节(6比特有效字节，最左边两个永远为0，其实也是8比特的字节)子序列，再将得到的子序列查找Base64的编码索引表，得到对应的字符拼接成新的字符串的一种编码方式。

• base64编码后的大小是原来的4/3倍

• 一个字节需要8个存储单元存储，所以我们要把6bit往前面补两位0，补足8bit，补足后所需的存储单元为32个，是原来所需的24个的4/3倍

可参考：​​彻底弄懂base64的编码与解码原理​​

• openssl 命令

#列出所有标准命令
[root@rocky86 ~]# openssl list -commands
......
......
#列出所有摘要命令
[root@rocky86 ~]# openssl list -digest-commands
......
......
#列出所有摘要算法
[root@rocky86 ~]# openssl list -digest-algorithms
......
......
#列出所有加密命令
[root@rocky86 ~]# openssl list -cipher-commands
......
......
#列出所有加密算法
[root@rocky86 ~]# openssl list -cipher-algorithms
......

• openssl passwd生成用户密码

分析shadow中密码段的信息

$6 --sha512
$rmW2sTVQ7dIOwDXW$  --salt val
$W3sfj9./1XisruDpleqdmtiT4UcI25wfzNJmouLD
/EQcOpqNGqdhT5H8UXrjA7ptYmjChLddmIGthxp64UgiR.  --加密处理过的密码

• openssl 随机数生成

#直接使用会乱码，默认是以二进制输出，不一定都是可打印字符
[root@rocky86 ~]# openssl rand 10
􀳦^􀳦g􀳦􀳦􀳦[root@rocky86 ~]#
#转base64，不够加等号补齐
[root@rocky86 ~]# openssl rand -base64 10
KPPlWYFXjiqmYg==
[root@rocky86 ~]# openssl rand -base64 12
Rj6pXRTlYjoXWhDh
#16进制显示，一个字节可表示8个二进制，一个16进制可表示4个二进制
#所以一个字节可以表示2个16进制
[root@rocky86 ~]# openssl rand -hex 10
807ccc5b6934535e97bd

• openssl 实现密钥对

• 生成私钥，再从私钥中提取公钥

#私钥文件
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
-----END RSA PRIVATE KEY-----
#公钥文件
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
-----END PUBLIC KEY-----
#RSA公钥文件
-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
-----END RSA PUBLIC KEY-----

• 生成私钥，私钥包含公钥信息

• #从私钥提取公钥

• 范例1

• 范例2

密钥文件要保证权限

• 建立私有CA-实现证书申请、颁发、吊销

• 证书申请及签署步骤：

• 1. 生成证书申请请求
• 2. RA核验
• 3. CA签署
• 4. 获取证书

• openssl-libs 包

• openssl的配置文件

配置文件部分内容说明

[ CA_default ]
dir = /etc/pki/CA #所有与证书相关的文件目录
certs = $dir/certs #颁发的证书文件目录
crl_dir = $dir/crl #吊销的证书文件
database = $dir/index.txt #证书索引文件
new_certs_dir = $dir/newcerts #新颁发的证书目录
certificate = $dir/cacert.pem #CA机构自己的证书
serial = $dir/serial #证书编号文件，下一个证书编号,16进制
crlnumber = $dir/crlnumber #存放当前CRL编号的文件
crl = $dir/crl.pem #CA证书吊销列表文件
private_key = $dir/private/cakey.pem #CA证书的私钥
[ policy_match ]
countryName = match
stateOrProvinceName = match
organizationName = match
organizationalUnitName = optional
commonName = supplied
emailAddress = optional

policy_match 指用此CA颁发证书时，证书的相关字段与CA的值的匹配规则

• 创建私有CA

• 生成CA私钥

• 生成CA自签名证书

-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

查看证书

sz cacert.pem 下载到win环境查看（后缀名改crt）

• 申请证书并颁发证书

• 为需要使用证书的主机生成生成私钥

• 为需要使用证书的主机生成证书申请文件

注意：默认要求国家，省，公司名称三项必须和CA一致

• 用CA签署证书并将证书颁发给请求者

V 表示有效，220914 表示2022年9月4日过期，0F 表示证书编号

查看证书中的信息

查看详细信息

如果证书申请文件中的配置项与CA机构的匹配规则不一致，将无法签发证书

• 吊销证书

在客户端获取要吊销的证书的serial

在CA上，根据客户提交的serial与subject信息，对比检验是否与index.txt文件中的信息一致，吊销证书：

指定第一个吊销证书的编号，注意：第一次更新证书吊销列表前，才需要执行更新证书吊销列表

更新证书吊销列表

查看crl文件