一、数据的加密方式

    数据好好的为什么要加密？鲁迅说过，世上本没有路，走的人多了，也就成了路。同样的道理，数据本不用加密的，上网的人多了，也就必须要加密了。只要电子设备联网，就没有安全可言，安全从来都是相对的。理论上只要CPU的运算速度够快，世界上没有**不了的密码，只是时间问题，但是我们还是得加密。数据的加密方式通常用三种：对称加密、公钥加密和单向加密。

1、对称加密

    数据的加密通常都要依托于一种算法，所谓的算法，可以简单的理解为，将一类数据有目的重新排列、组合使之面目全非的计算方法。而对称加密，就是使用这一类算法计算明文，生成密文。但是，密文依旧可以使用加密算法的逆算法还原成明文。这种加密方式是可逆的，具有对称性，所以叫作对称加密。常用的加密算法有：DES, 3DES, AES, Blowfish，Twofish, IDEA, RC6, CAST5, Serpent等。

    我们知道，两台主机在网络上互相通信，数据很有可能被中间人截获。于是使用对称加密的数据就有可能被中间人还原，然后中间人对还原后的数据进行添加、删除、修改操作，然后使用相同的算法加密修改后的数据，再转发给目的地。因此对称加密虽然好用，但面临了好多问题：首先面临口令传输安全性的问题；其次无法确认收发信息者的身份；还有一个就是无法确认传输数据的完整性。


2、公钥加密

    公钥加密也叫，非对称加密。常用的公钥加密算法有：RSA, EIGamal。它是使用一类公钥加密算法，生成一对**文件，一个是私钥自己持有但绝不公开，另一个是公钥，可以对外公开。公钥文件是用来加密的，私钥用来解密。公钥加密速度很慢，通常不用来加密大数据文件，而是用来加密口令。因为**文件只有成对的才能完成加密与解密的操作，所以公钥加密也能用来作身份认证。所以当两台主机通信，传输数据时，使用对称加密技术加密数据，加密数据的口令再使用公钥加密方法加密，这样重重加密后的数据，在传输上于是就解决了口令传输安全性的问题，又解决了身份验证的问题。使用这两种方式结合的加密技术，虽然解决了这两个问题，数据不能被第三者还原，但是很有可能被第三者破坏，如果要保证数据的完整性，那就要用到第三种加密方式，单向加密。

公钥加密技术有一项延伸应用，叫作数字签名。数字签名的加密方式刚好和公钥加密相反，它是私钥加密、公钥解密，使用的算法为DSA。


3、单向加密

    常用的单向加密算法有：MD5, SHA1, SHA512, CRC-32。单向加密技术并不是用来加密的，它是使用一种单向加密算法提取文件的特征码的操作。任何一个文件通过单向加密方式生成的特征码都是唯一的。任何一个文件其中微小的变化通过单向加密算法运算后，最终的结果都会发生翻天覆地的变化。并且，每个文件计算出来的特征码都不能还原。于是，单向加密技术轻松的解决了数据传输过程中，文件完整性的问题。


4、CA

    论理上公钥加密虽然可以解决身份认证的问题，但是，当两台主机在传输数据时，两主机间的第三者也可以生成一对自己的**文件，近而中转两台主机的数据。所以使用公钥加密作数据传输时，此时的这个环节是一个很大的漏洞。所以，此时如果网络上有一个机构专门负责分发**文件，及检查**文件持有者的合法性，那么这个问题就很好的解决了。通常网络上的这种机构我们称之为CA，CA发放的**文件我们称之为，数字证书。

    CA证书一般都是固定格式，数字证书的制作使用的就是公钥加密技术，申请证书只须申请者按照一定格式把数字证书制作好后，提交给CA机构审核，审核通过后，该数字证书就行之有效了。须要说明的是，制作数字证书时，私钥自己持有且必须严密保存，公钥文件可以对外公开，每个数字证书都有时间期限，证书丢失后，须向CA机构申请吊销。


我图画的不好，关于上面说的，我列个表格对比一下吧。

加密方式 对称加密 公钥加密 单向加密 CA
优 点 1、加密速度快；

1、**成对，能实现身份识别，及**交换；

2、当对称加密、公钥加密、数字签名、单向加密相结合时，相对很安全；

1、加密速度快；

2、算法具有唯一性，结果不可逆；

 1、集众家之长，安全；
缺 点

1、算法公开，容易反解；

2、不能识别解密者身份合法性；

1、加密大文件速度慢；
1、贵！普通人用不起；
便 利 性 操作方便，数据加密后只有一个口令； 加密后会成生两个**文件，私钥必须好好保存不能让第二者知道； 操作方便，数据加密生成特征码后不能再修改文件，如若修改需重新加密； 需要向第三方CA机构申请数字证书，并且证书有时间期限；
常用算法 DES, 3DES, AES, Blowfish，Twofish, IDEA, RC6, CAST5, Serpent RSA, EIGamal, DSA MD5, SHA1, SHA512, CRC-32

关于**的交换，除了可以使用公钥加密算法外，还可以使用的一种算法是DH算法，DIFFIE-Hellman。


说了那么多，我们使用openssl命令实际操作一遍。


二、使用openssl命令

   openssl是一个套件，它由三部分组成，libcryto、libssl、openssl。libcryto是一个通用功能加密库，里面实现了众多的加密算法；libssl用于实现TLS/SSL的功能；openssl是一个多功能的命令行工具，它能够让你创建证书、吊销证书、加密解密数据等。在命令行输入openssl ?，可以查看openssl的相关加密解密选项。


1、对称加密，使用enc选项，可以使用man enc查看enc子命令的帮助。

加密格式：

openssl enc -des3 -a -salt -in 要加密的文件 -out 文件保存路径

-des3: 使用des3加密算法加密，也可以使用其它加密算法

-a: 以base64位格式输出

-salt: 加盐

-in: 要加密的文件路径

-out: 文件加密后的保存路径


解密格式：

openssl enc -d -des3 -a -salt -in 要解密的文件 -out 文件保存路径

加密/etc/fstab文件

enc -des3 -a -salt -in /etc/fstab -out fstab.cipher

openssl实现加密解密及CA


解密/etc/fstab文件

openssl enc -d -des3 -a -salt -in fstab.cipher -out fstab.cleartext

openssl实现加密解密及CA


2、单向加密

openssl命令格式：

openssl dgst [-md5|-md4|-md2|-sha1|-sha|-mdc2|-ripemd160|-dss1] [-out filename] 加密文件

-out: 保存至文件中


还可以使用的其它命令sha1sum, md5sum, cksum，计算文件特征码。


例如：计算/etc/fstab的特征码

openssl实现加密解密及CA


3、公钥加密，使用命令 openssl rsautl ，用的不多，主要的运用还是数字证书。


4、CA数字证书


数字证书的格式通常为x509，主要包含以下几个部分：

公钥和有效期限；
要包含持有者的个人合法身份信息；# 身份信息通常为主机名
证书的使用方式；
CA的信息；
CA的数字签名；


为了模拟操作，我们得自己充当CA，作为CA，身份也得验证，所以CA也得有一个数字证书，但是CA是专门给别人发证书的，自己的证书无人可发，于是CA可以自己给自己发放数字证书，这叫自签署证书。我们先来查看一下CA的配置文件/etc/pki/tls/openssl.conf中[ CA_default ]的各项参数：

[ CA_default ]
dir             = /etc/pki/CA           # CA工作目录
certs           = $dir/certs            # 数字证书所在位置
crl_dir         = $dir/crl              # 数字证书吊销列表
database        = $dir/index.txt        # 数字证书及吊销证书记录文件
#unique_subject = no                    # Set to 'no' to allow creation of
                                        # several ctificates with same subject.
new_certs_dir   = $dir/newcerts         # 刚签属的证书
certificate     = $dir/cacert.pem       # CA自己的证书，CA的公钥
serial          = $dir/serial           # 当前数字证书的编号
crlnumber       = $dir/crlnumber        # 当前吊销证书的编号
                                        # must be commented out to leave a V1 CRL
crl             = $dir/crl.pem          # 当前正在使用的的CRL
private_key     = $dir/private/cakey.pem# CA自己的私钥
RANDFILE        = $dir/private/.rand    # 随机数据文件
x509_extensions = usr_cert              # x509证书的扩展，用户证书


实例：用openssl实现私有CA

(1)、进入CA的工作目录/etc/pki/CA，给CA自己生成一个私钥。

查看CA是否有私钥：

openssl实现加密解密及CA


生成CA私钥：

openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048

说明：-out参数为保存路径，2048为**文件的长度。

注意：私钥文件是一个很重要的文件，因此分配权限要注意，并且文件要作特别的加密保存，此处因为实验，所以不作加密。此处我们需要给CA**最小权限，可以修改umask的值为077，为了不影响整个shell环境，我们可以在小括号里执行命令，小括号里的命令默认是在一个子shell进程里执行，因此执行完命令umask值不影响父shell。

(umask 077; openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048)

openssl实现加密解密及CA


公钥文件不需要特别生成，因为公钥文件是私钥文件的一部分，是从私钥文件提取出来的。提取公钥并非必要步骤，如果想查看公钥文件可以使用以下命令：

openssl rsa -in private/cakey.pem -pubout -text

openssl实现加密解密及CA


(2)、生成自签证书

openssl req -new -x509 -key private/cakey.pem -out cacert.pem -days 3655

-new: 一个新的申请

-x509: 证书格式

-key: 私钥文件路径

-out: 证书保存路径

-days: 有效期限


执行命令后，需填写证书的相关信息：

openssl实现加密解密及CA


查看证书是否生成成功：

openssl实现加密解密及CA


(3)、客户端证书申请前的准备工作。

通过配置文件/etc/pki/tls/openssl.conf可知，缺少三个文件，新建这三个文件：

touch index.txt serial crlnumber

openssl实现加密解密及CA


给记录证书数字编号的文件serial写入编号，我们以01作为它的第一个编号：

openssl实现加密解密及CA


(4)、CA自签证书完成，客户端可以开始申请证书了，此时我们打开另外一台虚拟机作为客户端。在客户端中，通常哪个应用程序要用到数字证书，那么数字证书就要保存在那个程序的配置文件目录，此时我们以web服务器程序httpd为例。

为了规范，我们在httpd的配置文件目录新建一个目录ssl，在/etc/httpd/ssl目录中生成客户端的**文件。

(umask 077; openssl genrsa -out httpd.key 1024)


openssl实现加密解密及CA


(5)、客户端生成证书签署请求

openssl req -new -key httpd.key -out httpd.csr

-new: 生成一个新的签署请求

-key: 以哪个**文件为依据

-out: 生成的文件名

openssl实现加密解密及CA


查看文件：

openssl实现加密解密及CA


(6)、客户端证书签署请求生成后，接下来把请求发给CA申请数字证书。

使用scp命令将文件传送到服务器的/tmp目录：

scp httpd.csr 192.168.0.6:/tmp/

openssl实现加密解密及CA


(7)、回到服务器，CA签署证书

openssl ca -in /tmp/httpd.csr -out /tmp/httpd.crt -days 3650

openssl实现加密解密及CA


(8)、将签署好的文件传送给客户端

scp /tmp/httpd.crt 192.168.0.111:/etc/httpd/ssl


客户端查看文件

openssl实现加密解密及CA


数字证书申请成功，接下来的操作是，配置客户端使用数字证书了。


(9)、假如数字证书过期，可以在CA主机上使用以下命令吊销证书

openssl ca -revoke /path/to/somefile.crt


openssl实现加密解密及CA