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OpenSSL加解密使用
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本章讲解下openssl相关概念和加解密算法的基本使用 这篇文章讲述以下几点 什么是OpenSSL 基本功能 密钥、证书的编码格式和后缀名 对称加密的基本使用 生成公私钥对 非对称加密的基本使用
1. 什么是OpenSSL
OpenSSL 是一个安全套接字层密码库，囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及SSL协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。 2. 基本功能openssl是一个开源程序的套件、这个套件有三个部分组成：一是libcryto，这是一个具有通用功能的加密库，里面实现了众多的加密库；二是libssl，这个是实现ssl机制的，它是用于实现TLS/SSL的功能；三是openssl，是个多功能命令行工具，它可以实现加密解密，甚至还可以当CA来用，可以让你创建证书、吊销证书。 为了做个更简单的区分，我分成下面3种，可能你看着会亲切一些 加解密库（本章只讨论加解密） SSL协议实现 一些经过封装，方便你使用加解密和SSL的工具 ****密钥、证书的编码格式和后缀名目前有以下两种编码格式. PEM - Privacy Enhanced Mail 打开看文本格式,以"-----BEGIN-----"开头, "-----END-----"结尾,内容是Base64编码，查看PEM格式的信息可以用命令 openssl rsa -in my.pem -text -noout Unix服务器偏向于使用这种编码格式. DER - Distinguished Encoding Rules 打开看是二进制格式,不可读，查看DER格式的信息可以用命令 openssl rsa -in my.der -inform der -text -noout Java和Windows服务器偏向于使用这种编码格式.我们平时见到的多种后缀名，都是语义化的后缀，在生成密钥的时候，比如我们私钥的后缀名可以写.pem .key，都是可以的，以下几种为常用后缀 CRT - CRT应该是certificate的三个字母,其实还是证书的意思,常见于Unix系统,有可能是PEM编码,也有可能是DER编码,大多数应该是PEM编码,相信你已经知道怎么辨别. CER - 还是certificate,还是证书,常见于Windows系统,同样的,可能是PEM编码,也可能是DER编码,大多数应该是DER编码. KEY - 通常用来存放一个公钥或者私钥,并非X.509证书,编码同样的,可能是PEM,也可能是DER. 查看KEY的办法: openssl rsa -in mykey.key -text -noout 如果是DER格式的话,同理应该这样了: openssl rsa -in mykey.key -text -noout -inform der CSR - Certificate Signing Request,即证书签名请求,这个并不是证书,而是向权威证书颁发机构获得签名证书的申请,其核心内容是一个公钥(当然还附带了一些别的信息),在生成这个申请的时候,同时也会生成一个私钥,私钥要自己保管好，查看的办法: openssl req -noout -text -in my.csr (如果是DER格式的话照旧加上-inform der,这里不写了) 3. 常用加解密算法使用我们重点讨论如何使用 1.对称加密 我们需要用到 openssl enc 命令，先看下帮助文档 $ openssl enc -h : 输出文件 -pass 密码 -S 盐，用于加盐加密，请避免人为输入，下面讨论 -e encrypt 加密操作 -d decrypt 解密操作 -a/-base64 base64 encode/decode, depending on encryption flag 是否将结果base64编码 -k 已被-pass参数取代 -kfile 已被-pass参数取代 -md 指定密钥生成的摘要算法 默认MD5 -K/-iv 加密所需的key和iv向量，由输入的-pass生成 -[pP] print the iv/key (then exit if -P) 是否需要在控制台输出生成的 key和iv向量 -bufsize 读写文件的I/O缓存，一般不需要指定 -engine e 指定三方加密设备，没有环境，暂不实验 Cipher Types 以下是部分算法，我们可以选择用哪种算法加密 -aes-128-cbc -aes-128-cbc-hmac-sha1 -aes-128-cfb -aes-128-cfb1 -aes-128-cfb8 -aes-128-ctr -aes-128-ecb -aes-128-gcm -aes-128-ofb ………… !使用，默认从控制台输入密码，如果不指定加密算法，是不会进行加密的，也不会报错，比如我们不指定算法，只指定base64格式输出，就相当于只做了base64编码而已 /*对文件进行base64编码*/ openssl enc -base64 -in plain.txt -out base64.txt /*对base64格式文件进行解密*/ openssl enc -base64 -d -in base64.txt -out plain2.txt /*使用diff命令查看可知解码前后明文一样*/ diff plain.txt plain2.txt不同输入密码的方式 /*命令行输入，密码123456*/ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass pass:123456 /*文件输入，密码123456*/ echo 123456 > passwd.txt openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass file:passwd.txt /*环境变量输入，密码123456*/ passwd=123456 export passwd openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass env:passwd /*从文件描述输入*/ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass fd:1 /*从标准输入输入*/ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass stdin 对称加密的使用中，虽然我们输入了-pass，指定了密码，但是本质是采用key和iv向量进行加密的，我们输入的-pass，会转换成key和iv 为了增强安全性，在把用户密码转换成 key / iv 的时候需要使用盐值，默认盐值随机生成。使用-S参数，则盐值由用户指定。也可指用-nosalt指定不使用盐值，但降低了安全性，不推荐使用。 因为本质是采用 key / iv 加密，所以我们可以直接用 key / iv 解密或者加密手动指定Key和IV值，指定key / iv 后，-pass参数不起作用 /*手动指定key和iv值*/ $ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out encrypt.txt -K 1223 -iv f123 -p salt=0B00000000000000 key=12230000000000000000000000000000 iv =F1230000000000000000000000000000 /*指定pass密码，不起作用，注意Key和IV值是16进制*/ $ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out encrypt.txt -K 1223 -iv f123 -p -pass pass:123456 salt=F502F4B8DE62E0E5 key=12230000000000000000000000000000 iv =F12300000000000000000000000000002.公私钥对的生成（这里演示RSA算法相关） 首先我们需要用到 openssl genrsa 命令，先看下帮助文档，这是一个简易的命令，为了方便我们生成自己的私钥 $ openssl genrsa -h /* usage: genrsa [args] [numbits] -des 生成的私钥采用DES算法加密 -des3 生成的私钥采用DES3算法加密 (168 bit key) -seed encrypt PEM output with cbc seed -aes128, -aes192, -aes256 以上几个都是对称加密算法的指定，因为我们长期会把私钥加密，避免明文存放 -out file 私钥输出位置 -passout arg 输出文件的密码，如果我们指定了对称加密算法，也可以不带此参数，会有命令行提示你输入密码 */我们生成一个私钥 ~ » openssl genrsa -out my.key -des3 /* Generating RSA private key, 512 bit long modulus ...++++++++++++ .++++++++++++ e is 65537 (0x10001) # 因为指定了des3算法，并且没指定密码，所以会要求我输入密码 Enter pass phrase for my.key: Verifying - Enter pass phrase for my.key: ------------------------------------------------------------ */ ~ » cat my.key /* -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- Proc-Type: 4,ENCRYPTED DEK-Info: DES-EDE3-CBC,21A9C0CD76DFBF27 i1h8ZmZxOZxDHigtXs0tAIWNs7THoN4t00F4xmYP7gDEU8vwWXltZisUqMJ2KHgZ ME70Tm2XvhEAwu3OLhCaV6Url+DJ/G6sMFpnvkebrW51Ndph87ZCRdhaOrXN2WVg +/KNRv2dMh4c98zgoJqYiN6qqdY9Sztj0DMtjn2f9k7mU8l2oN5bmlO6dy+mX2ZB Qaupx9PV2DZH7Yd5tcKLudCa44lJ9cJscnvIyzLhDHcrGytCsTeHNeVMx9gefd0p DzMBruiNhmXSe8a067OT5mWMi7++4WOYYWfIj2bat/pxsBNo0gOxqcuV0G1RFEDA uX0vk1ma3+hB01p51bPCjc2HF/nvs2s/YeYgJR/E3zuxQGMvi6G0uxVY10i5xhtb mIXi1J5RSoVcj2gMXD3GasGANNG3hdTWC+g6hfq+DczmGl8uR9lXwg== -----END RSA PRIVATE KEY----- */我们可以指定私钥长度，命令最后就是指定私钥长度，默认512bit openssl genrsa -out my.key -des3 1024另外我们需要用到 openssl rsa 命令，我们会用它生成公钥，先看下帮助文档 $ openssl rsa -h /* -inform arg 输入文件编码格式，只有pem和der两种 -outform arg 输出文件编码格式，只有pem和der两种 -in arg input file 输入文件 -sgckey Use IIS SGC key format -passin arg 如果输入文件被对称加密过，需要指定输入文件的密码 -out arg 输出文件位置 -passout arg 如果输出文件也需要被对称加密，需要指定输出文件的密码 -des 对输出结果采用对称加密 des算法 -des3 对输出结果采用对称加密 des3算法 -seed -aes128, -aes192, -aes256 以上几个都是对称加密算法的指定，生成私钥的时候一般会用到，我们不让私钥明文保存 -text 以明文形式输出各个参数值 -noout 不输出密钥到任何文件 -modulus 输出模数值 -check 检查输入密钥的正确性和一致性 -pubin 指定输入文件是公钥 -pubout 指定输出文件是公钥 -engine e 指定三方加密库或者硬件 */我们利用刚才生成的私钥my.key，以此生成一个公钥 ~ » openssl rsa -in my.key -pubout -out my_pub.key /* Enter pass phrase for my.key: # 因为私钥有密码，我们需要输入 writing RSA key ------------------------------------------------------------ */ ~ » cat my_pub.key /* -----BEGIN PUBLIC KEY----- MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAN4QWx/qPoOllcE8ZcR5zBzrSVFh7NXY 4SJHB8+IM3Wv2aYi7F3GlZjpt6EP3vdd4x4cJnuPFnZ5mZ5wFPQ8xD0CAwEAAQ== -----END PUBLIC KEY----- */openssl rsa 命令的功能还有很多 rsa 添加 和 去除 密钥的对称加密 /*生成不加密的RSA密钥*/ $ openssl genrsa -out RSA.pem Generating RSA private key, 512 bit long modulus ..............++++++++++++ .....++++++++++++ e is 65537 (0x10001) /*为RSA密钥增加口令保护*/ $ openssl rsa -in RSA.pem -des3 -passout pass:123456 -out E_RSA.pem /*为RSA密钥去除口令保护*/ $ openssl rsa -in E_RSA.pem -passin pass:123456 -out P_RSA.pem /*比较原始后的RSA密钥和去除口令后的RSA密钥，是一样*/ $ diff RSA.pem P_RSA.pem2、修改密钥的保护口令和算法 /*生成RSA密钥*/ $ openssl genrsa -des3 -passout pass:123456 -out RSA.pem Generating RSA private key, 512 bit long modulus ..................++++++++++++ ......................++++++++++++ e is 65537 (0x10001) /*修改加密算法为aes128，口令是123456*/ $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -aes128 -passout pass:123456 -out E_RSA.pem3、查看密钥对中的各个参数 $ openssl rsa -in RSA.pem -des -passin pass:123456 -text -noout4、提取密钥中的公钥并打印模数值 /*提取公钥，用pubout参数指定输出为公钥*/ $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -pubout -out pub.pem /*打印公钥中模数值*/ $ openssl rsa -in pub.pem -pubin -modulus -noout Modulus=C35E0B54041D78466EAE7DE67C1DA4D26575BC1608CE6A199012E11D10ED36E2F7C651D4D8B40D93691D901E2CF4E21687E912B77DCCE069373A7F6585E946EF5、转换密钥的格式 /*把pem格式转化成der格式，使用outform指定der格式*/ $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -des -passout pass:123456 -outform der -out rsa.der /*把der格式转化成pem格式，使用inform指定der格式*/ $ openssl rsa -in rsa.der -inform der -passin pass:123456 -out rsa.pem3.利用已有的公私钥对 ，进行非对称加解密 我们这里需要用到 openssl rsautl 命令 注意：无论是使用公钥加密还是私钥加密，RSA每次能够加密的数据长度不能超过RSA密钥长度，并且根据具体的补齐方式不同输入的加密数据最大长度也不一样，而输出长度则总是跟RSA密钥长度相等。RSA不同的补齐方法对应的输入输入长度如下表 数据补齐方式 输入数据长度 输出数据长度 参数字符串 PKCS#1 v1.5 少于(密钥长度-11)字节 同密钥长度 -pkcs PKCS#1 OAEP 少于(密钥长度-11)字节 同密钥长度 -oaep PKCS#1 for SSLv23 少于(密钥长度-11)字节 同密钥长度 -ssl 不使用补齐 同密钥长度 同密钥长度 -raw使用rsautl进行加密和解密操作，我们还是先看一下帮助文档 $ openssl rsautl -h Usage: rsautl [options] -in file input file //输入文件 -out file output file //输出文件 -inkey file input key //输入的密钥 -keyform arg private key format - default PEM //指定密钥格式 -pubin input is an RSA public //指定输入的是RSA公钥 -certin input is a certificate carrying an RSA public key //指定输入的是证书文件 -ssl use SSL v2 padding //使用SSLv23的填充方式 -raw use no padding //不进行填充 -pkcs use PKCS#1 v1.5 padding (default) //使用V1.5的填充方式 -oaep use PKCS#1 OAEP //使用OAEP的填充方式 -sign sign with private key //使用私钥做签名 -verify verify with public key //使用公钥认证签名 -encrypt encrypt with public key //使用公钥加密 -decrypt decrypt with private key //使用私钥解密 -hexdump hex dump output //以16进制dump输出 -engine e use engine e, possibly a hardware device. //指定三方库或者硬件设备 -passin arg pass phrase source //指定输入的密码openssl rsautl 基本的加解密使用 /*生成RSA密钥*/ $ openssl genrsa -des3 -passout pass:123456 -out RSA.pem Generating RSA private key, 512 bit long modulus ............++++++++++++ ...++++++++++++ e is 65537 (0x10001) /*提取公钥*/ $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -pubout -out pub.pem /*使用RSA作为密钥进行加密，实际上使用其中的公钥进行加密*/ $ openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out enc.txt /*使用RSA作为密钥进行解密，实际上使用其中的私钥进行解密*/ $ openssl rsautl -decrypt -in enc.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain.txt /*比较原始文件和解密后文件*/ $ diff plain.txt replain.txt /*使用公钥进行加密*/ $ openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey pub.pem -pubin -out enc1.txt /*私钥进行解密*/ $ openssl rsautl -decrypt -in enc1.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain1.txt /*比较原始文件和解密后文件*/ $ diff plain.txt replain1.txt签名与验证操作 /*提取PCKS8格式的私钥*/ $ openssl pkcs8 -topk8 -in RSA.pem -passin pass:123456 -out pri.pem -nocrypt /*使用RSA密钥进行签名，实际上使用私钥进行加密*/ $ openssl rsautl -sign -in plain.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out sign.txt /*使用RSA密钥进行验证，实际上使用公钥进行解密*/ $ openssl rsautl -verify -in sign.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain.txt /*对比原始文件和签名解密后的文件*/ $ diff plain.txt replain.txt /*使用私钥进行签名*/ $ openssl rsautl -sign -in plain.txt -inkey pri.pem -out sign1.txt /*使用公钥进行验证*/ $ openssl rsautl -verify -in sign1.txt -inkey pub.pem -pubin -out replain1.txt /*对比原始文件和签名解密后的文件*/ $ cat plain replain1.txt |
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