安全協(xié)議
SSL: Secure Socket Layer
功能：機(jī)密性，認(rèn)證，完整性，重放保護(hù)
兩階段協(xié)議，分為握手階段和應(yīng)用階段
握手階段(協(xié)商階段): 客戶端和服務(wù)器端認(rèn)證對(duì)方身份（依賴于PKI體系，利用數(shù)字證書進(jìn)行身份認(rèn)證），并協(xié)商通信中使用的安全參數(shù)、密碼套件以及主密鑰。 后續(xù)通信使用的所有密鑰都是通過MasterSecret 生成。
應(yīng)用階段:在握手階段完成后進(jìn)入，在應(yīng)用階段通信雙方使用握手階段協(xié)商好的密鑰進(jìn)行安全通信。
分層設(shè)計(jì)：
1、最底層：基礎(chǔ)算法原語(yǔ)的實(shí)現(xiàn)，aes, rsa, md5
2、向上一層：各種算法的實(shí)現(xiàn)
3、再向上一層：組合算法實(shí)現(xiàn)的半成品
4、用各種組件拼裝而成的各種成品密碼學(xué)協(xié)議軟件
SSL/TLS
SSL：Secure sockets Layer
版本：V1.0, V2.0, V3.0
TLS：transport layer Security
版本：V1.0, V1.1, V1.2, V1.3
SSL（Secure Sockets Layer，安全套接層），及其繼任者TLS（Transport Layer Security，傳輸層安全）是為網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議。TLS與SSL在傳輸層對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行加密。
Handshake協(xié)議：包括協(xié)商安全參數(shù)和密碼套件、服務(wù)器身份認(rèn)證（客戶端身份認(rèn)證可選）、密鑰交換
ChangeCipherSpec協(xié)議：一條消息表明握手協(xié)議已經(jīng)完成Alert協(xié)議：對(duì)握手協(xié)議中一些異常的錯(cuò)誤提醒，分為fatal和warning 兩個(gè)級(jí)別，fatal 類型錯(cuò)誤會(huì)直接中斷SSL 鏈接，而warning級(jí)別的錯(cuò)誤SSL鏈接仍可繼續(xù)，只是會(huì)給出錯(cuò)誤警告
Record協(xié)議：包括對(duì)消息的分段、壓縮、消息認(rèn)證和完整性保護(hù)、加密等
HTTPS協(xié)議：就是“HTTP 協(xié)議”和“SSL/TLS 協(xié)議”的組合。HTTP over SSL” 或“HTTP over TLS”，對(duì)http 協(xié)議的文本數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理后，成為二進(jìn)制形式傳輸
OpenSSL
OpenSSL由三部分組成：libencrypto庫(kù)，libssl庫(kù)，openssl多用途命令行工具。
OpenSSL是網(wǎng)絡(luò)通信提供安全及數(shù)據(jù)完整性的一種安全協(xié)議，囊括了主要的密碼算法、常用的密鑰和證書封裝管理功能以及SSL協(xié)議，并提供了豐富的應(yīng)用程序供測(cè)試或其它目的使用。
OpenSSL是一個(gè)強(qiáng)大的安全套接字層密碼庫(kù)，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，它還是一個(gè)多用途的、跨平臺(tái)的密碼工具。
SSL是Secure Sockets Layer（安全套接層協(xié)議）的縮寫，可以在Internet上提供秘密性傳輸。Netscape公司在推出第一個(gè)Web瀏覽器的同時(shí)，提出了SSL協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。其目標(biāo)是保證兩個(gè)應(yīng)用間通信的保密性和可靠性,可在服務(wù)器端和用戶端同時(shí)實(shí)現(xiàn)支持。已成為Internet上保密通訊的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。安全套接層協(xié)議能使用戶/服務(wù)器應(yīng)用之間的通信不被攻擊者竊聽，并且始終對(duì)服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證，還可選擇對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證。
SSL協(xié)議要求建立在可靠的傳輸層協(xié)議(TCP)之上。SSL協(xié)議的優(yōu)勢(shì)在于它是與應(yīng)用層協(xié)議獨(dú)立無關(guān)的，高層的應(yīng)用層協(xié)議(例如：HTTP，F(xiàn)TP，TELNET等)能透明地建立于SSL協(xié)議之上。
SSL協(xié)議在應(yīng)用層協(xié)議通信之前就已經(jīng)完成加密算法、通信密鑰的協(xié)商及服務(wù)器認(rèn)證工作。在此之后應(yīng)用層協(xié)議所傳送的數(shù)據(jù)都會(huì)被加密，從而保證通信的私密性。
通過以上敘述，SSL協(xié)議提供的安全信道有以下三個(gè)特性：
1、數(shù)據(jù)的保密性信息加密就是把明碼的輸入文件用加密算法轉(zhuǎn)換成加密的文件以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密。加密的過程需要用到密鑰來加密數(shù)據(jù)然后再解密。沒有了密鑰，就無法解開加密的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加密之后，只有密鑰要用一個(gè)安全的方法傳送。加密過的數(shù)據(jù)可以公開地傳送。
2、數(shù)據(jù)的完整性加密也能保證數(shù)據(jù)的一致性。例如:消息驗(yàn)證碼（MAC），能夠校驗(yàn)用戶提供的加密信息，接收者可以用MAC來校驗(yàn)加密數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被篡改過。
3、安全驗(yàn)證加密的另外一個(gè)用途是用來作為個(gè)人的標(biāo)識(shí)，用戶的密鑰可以作為他的安全驗(yàn)證的標(biāo)識(shí)。SSL是利用公開密鑰的加密技術(shù)（RSA）來作為用戶端與服務(wù)器端在傳送機(jī)密資料時(shí)的加密通訊協(xié)定。
基本功能：
OpenSSL整個(gè)軟件包大概可以分成三個(gè)主要的功能部分：密碼算法庫(kù)、SSL協(xié)議庫(kù)以及應(yīng)用程序。OpenSSL的目錄結(jié)構(gòu)自然也是圍繞這三個(gè)功能部分進(jìn)行規(guī)劃的。
作為一個(gè)基于密碼學(xué)的安全開發(fā)包，OpenSSL提供的功能相當(dāng)強(qiáng)大和全面，囊括了主要的密碼算法、常用的密鑰和證書封裝管理功能以及SSL協(xié)議，并提供了豐富的應(yīng)用程序供測(cè)試或其它目的使用。
OpenSSL的應(yīng)用程序已經(jīng)成為了OpenSSL重要的一個(gè)組成部分。如OpenCA，就是完全使用OpenSSL的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的。OpenSSL的應(yīng)用程序是基于OpenSSL的密碼算法庫(kù)和SSL協(xié)議庫(kù)寫成的。
OpenSSL的應(yīng)用程序主要包括密鑰生成、證書管理、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密和簽名、SSL測(cè)試以及其它輔助配置功能。
輔助功能：
BIO機(jī)制是OpenSSL提供的一種高層IO接口，該接口封裝了幾乎所有類型的IO接口，如內(nèi)存訪問、文件訪問以及Socket等。這使得代碼的重用性大幅度提高，OpenSSL提供API的復(fù)雜性也降低了很多。
OpenSSL對(duì)于隨機(jī)數(shù)的生成和管理也提供了一整套的解決方法和支持API函數(shù)。隨機(jī)數(shù)的好壞是決定一個(gè)密鑰是否安全的重要前提。
OpenSSL還提供了其它的一些輔助功能，如從口令生成密鑰的API，證書簽發(fā)和管理中的配置文件機(jī)制等等。
特點(diǎn)：
OpenSSL采用C語(yǔ)言作為開發(fā)語(yǔ)言，這使得OpenSSL具有優(yōu)秀的跨平臺(tái)性能，這對(duì)于廣大技術(shù)人員來說是一件非常美妙的事情，可以在不同的平臺(tái)使用同樣熟悉的東西。OpenSSL支持Linux、Windows、BSD、Mac、VMS等平臺(tái)，這使得OpenSSL具有廣泛的適用性。
（1）在通信之前，服務(wù)器端通過加密算法生成一對(duì)密鑰，并把其公鑰發(fā)給CA申請(qǐng)數(shù)字證書。
（2）CA審核后，結(jié)合服務(wù)端發(fā)來的相關(guān)信息生成數(shù)字證書，并把該數(shù)字證書發(fā)回給服務(wù)器端。
（3）客戶端和服務(wù)器端經(jīng)tcp三次握手，建立初步連接。
（4）客戶端發(fā)送http報(bào)文請(qǐng)求并協(xié)商使用哪種加密算法。
（5）服務(wù)端響應(yīng)報(bào)文并把自身的數(shù)字簽名發(fā)給服務(wù)端。
（6）客服端下載CA的公鑰，驗(yàn)證其數(shù)字證書的擁有者是否是服務(wù)器端（這個(gè)過程可以得到服務(wù)器端的公鑰）。（一般是客戶端驗(yàn)證服務(wù)端的身份，服務(wù)端不用驗(yàn)證客戶端的身份。）
（7）如果驗(yàn)證通過，客戶端生成一個(gè)隨機(jī)對(duì)稱密鑰，用該密鑰加密要發(fā)送的URL鏈接申請(qǐng)，再用服務(wù)器端的公鑰加密該密鑰.
（8）把加密的密鑰和加密的URL鏈接一起發(fā)送到服務(wù)器。
（9）服務(wù)器端使用自身的私鑰解密，獲得一個(gè)對(duì)稱密鑰，再用該對(duì)稱密鑰解密經(jīng)加密的URL鏈接，獲得URL鏈接申請(qǐng)。
（10）服務(wù)器端根據(jù)獲得的URL鏈接取得該鏈接的網(wǎng)頁(yè)，并用客戶端發(fā)來的對(duì)稱密鑰把該網(wǎng)頁(yè)加密后發(fā)給客戶端。
（11）客戶端收到加密的網(wǎng)頁(yè)，用自身的對(duì)稱密鑰解密，就能獲得網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容了。
（12）TCP四次揮手，通信結(jié)束。
以上可概括為：
客戶端向服務(wù)器端索要并驗(yàn)證證書
雙方協(xié)商生成“會(huì)話秘鑰”
雙方采用“會(huì)話秘鑰”并進(jìn)行加密通信
第一階段：
支持的協(xié)議版本，如tls1.2
客戶端生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，稍后用戶會(huì)生成“會(huì)話密匙”
支持的加密算法，如AES 3DES RSA
支持的壓縮算法
第二階段：
確認(rèn)使用的加密通信協(xié)議版本，如tls1.2
服務(wù)器端生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，稍后用于生成“會(huì)話密匙”
確認(rèn)使用的加密算法
服務(wù)器證書
第三階段：
驗(yàn)證服務(wù)器證書，在確認(rèn)無誤后取其公鑰（發(fā)證機(jī)構(gòu) 證書完整性 證書持有者 證書有效期 吊銷列表）
發(fā)送以下信息給服務(wù)器端
一個(gè)隨機(jī)數(shù)
編碼變更通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送
客戶端握手結(jié)束通知
第四階段：
收到客戶端發(fā)來的第三個(gè)隨機(jī)數(shù)后，計(jì)算生成本次會(huì)話所有的“會(huì)話密匙”
向客戶端發(fā)送如下信息
編碼變更通知，表示隨后的信息都將用雙方商定的加密方法和密鑰發(fā)送
服務(wù)端握手結(jié)束通知
OpenSSLy開源項(xiàng)目
三個(gè)組件：
openssl:多用途的命令行工具，包openssl
libcrypto:加密算法庫(kù)，包openssl-libs
libssl:加密模塊應(yīng)用庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了ssl及tls，包nss
openssl 命令：
兩種運(yùn)行模式：交互模式和批處理模式
openssl version ：程序版本號(hào)
標(biāo)準(zhǔn)命令、消息摘要命令、加密命令
標(biāo)準(zhǔn)命令：enc, ca, req, …
對(duì)稱加密：
工具：openssl enc, gpg
算法：3des, aes, blowfish, twofish
加密
加密：openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile -out testfile.cipher
-out the output filename, standard output by default. （默認(rèn)輸出文件名）
解密
解密：openssl enc -d -des3 -a -salt -in testfile.cipher -out testfile
單向加密
工具：md5sum, sha1sum, sha224sum,sha256sum…
openssl dgst
dgst命令：
openssl dgst -md5 [-hex 默認(rèn)] /PATH/SOMEFILE
openssl dgst -md5 testfile
md5sum /PATH/TO/SOMEFILE
生成用戶密碼
openssl passwd -1 -salt SALT(最多8 位)
openssl passwd -1 -salt centos
生成隨機(jī)數(shù)
openssl rand -base64 | -hex NUM
NUM: 表示字節(jié)數(shù)；-hex 時(shí)，每個(gè)字符為十六進(jìn)制，相當(dāng)于4位二進(jìn)制，出現(xiàn)的字符數(shù)為NUM*2
-base64 Perform base64 encoding on the output. （進(jìn)行base64編碼輸出）
-hex Show the output as a hex string. （將輸出顯示為十六進(jìn)制字符串）
公鑰加密
算法：RSA, ELGamal
工具：gpg, openssl rsautl（man rsautl）
數(shù)字簽名：
算法：RSA, DSA, ELGamal
密鑰交換：
算法：dh
DSA: Digital Signature Algorithm （數(shù)字信號(hào)運(yùn)算法則）
DSS：Digital Signature Standard （數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)）
RSA：
生成私鑰
openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATEKEY.FILE NUM_BITS(umask 077; openssl genrsa -out test.key -des 2048)
從私鑰中提取出公鑰
openssl rsa -in PRIVATEKEYFILE -pubout -out PUBLICKEYFILE
Openssl rsa -in test.key -pubout -out test.key.pub
隨機(jī)數(shù)生成器：偽隨機(jī)數(shù)字
/dev/random：僅從熵池返回隨機(jī)數(shù)；隨機(jī)數(shù)用盡，阻塞
/dev/urandom：從熵池返回隨機(jī)數(shù)；隨機(jī)數(shù)用盡，會(huì)利用軟件生成偽隨機(jī)數(shù)，非阻塞
CA和證書
PKI: Public Key Infrastructure（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）
是一種遵循既定標(biāo)準(zhǔn)的秘鑰管理平臺(tái)，它能夠?yàn)樗芯W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供加密和數(shù)字簽名等密碼服務(wù)及所必須的密鑰和證書管理體系，PKI就是利用公鑰理論和技術(shù)建立的提供安全服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。PKI技術(shù)是信息安全技術(shù)的核心，也是電子商務(wù)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)技術(shù)。
完整的PKI系統(tǒng)必須具有權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)(CA)、數(shù)字證書庫(kù)、密鑰備份及恢復(fù)系統(tǒng)、證書作廢系統(tǒng)、應(yīng)用接口（API）等基本構(gòu)成部分，構(gòu)建PKI也將圍繞著這五大系統(tǒng)來著手構(gòu)建。
PKI的基礎(chǔ)技術(shù)包括加密，數(shù)字簽名，數(shù)據(jù)完整機(jī)制，數(shù)字信封，雙重?cái)?shù)字簽名等。
簽證機(jī)構(gòu)：CA (Certification Authority)
用戶在注冊(cè)機(jī)構(gòu)注冊(cè)證書，CA就會(huì)簽發(fā)用戶的公鑰認(rèn)證，并且和申請(qǐng)者的信息綁定在一起并且簽名后，以證書形式發(fā)給申請(qǐng)者，然后在本地的證書存取庫(kù)備份。
注冊(cè)機(jī)構(gòu)：RA (Registration Authority)
一般用戶都是在這里注冊(cè)證書。
證書吊銷列表：CRL (Certificate Revocation List)
如果用戶私鑰丟失，必須要申請(qǐng)吊銷證書，否則可能會(huì)被別人冒名頂替。
證書存取庫(kù)：
所有發(fā)出的證書都會(huì)在這里存一份，如果丟失證書可以在這里得到，如果丟失私鑰那么只能申請(qǐng)證書撤銷。
X.509 ：定義了證書的結(jié)構(gòu)以及認(rèn)證協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
版本號(hào)：標(biāo)識(shí)證書的版本
序列號(hào)：標(biāo)識(shí)證書的唯一證書，類似于身份證
簽名算法ID：證書的算法標(biāo)識(shí)
發(fā)行者名稱：證書頒發(fā)這的可識(shí)別名
有效期限：證書有效的時(shí)間段
主體名稱：證書擁有著的可識(shí)別名
主體公鑰：關(guān)鍵部分
發(fā)行者的唯一標(biāo)識(shí)：證書頒發(fā)者的唯一標(biāo)識(shí)符
主體的唯一標(biāo)識(shí)：證書擁有者的唯一標(biāo)識(shí)符
擴(kuò)展信息
發(fā)行者的簽名：證書頒發(fā)者對(duì)證書的簽名，上述整個(gè)內(nèi)容做單向加密，得到的特征碼用自己私鑰加密，并附加到后面，用來生產(chǎn)發(fā)行者的簽名
證書獲取
證書類型：
證書授權(quán)機(jī)構(gòu)的證書
服務(wù)器
用戶證書
獲取證書兩種方法：
使用證書授權(quán)機(jī)構(gòu)
生成簽名請(qǐng)求（csr）
將csr 發(fā)送給CA
從CA 處接收簽名
自簽名的證書
自已簽發(fā)自己的公鑰
搭建CA和申請(qǐng)證書
1.創(chuàng)建私有CA：
在確定配置為CA的服務(wù)上生成一個(gè)自簽證書，并為CA提供所需要的目錄及文件即可
三種策略：
匹配：申請(qǐng)?zhí)顚懙男畔⒈仨毢虲A設(shè)置信息一致
支持：必須填寫這項(xiàng)申請(qǐng)信息
可選：可寫可不寫
自簽證書，生成私鑰
生成自簽名證書
-new：生成新證書簽署請(qǐng)求
-x509：生成自簽格式證書，專用于創(chuàng)建私有CA時(shí)
-key：生成請(qǐng)求時(shí)用到的私有文件路徑
-out：生成的請(qǐng)求文件路徑；如果自簽操作將直接生成簽署過的證書
-days：證書的有效時(shí)長(zhǎng)，單位是天 （不寫默認(rèn)為365天）
[root@www ~]# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 365
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter ".", the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [XX]:CN #國(guó)家
State or Province Name (full name) []:HeNan #省份
Locality Name (eg, city) [Default City]:ZZ #城市
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:dalong.com #公司
Organizational Unit Name (eg, section) []:Ops #部門
Common Name (eg, your name or your server"s hostname) []:CA.dalong.com #個(gè)人或主機(jī)名
Email Address []: #郵箱地址
[root@www ~]# ll /etc/pki/CA/cacert.pem #生成的自簽證書
-rw-r--r--. 1 root root 964 Jul 16 17:57 /etc/pki/CA/cacert.pem
為CA提供所需的文件
[root@localhost /etc/pki/CA]#touch index.txt
生成證書索引數(shù)據(jù)庫(kù)文件
[root@localhost /etc/pki/CA]#echo 01 > /etc/pki/CA/serial
制定第一個(gè)頒發(fā)證書的序列號(hào)
要用到證書進(jìn)行安全通信的服務(wù)器，需要向CA請(qǐng)求簽署證書
（以httpd為例）
[root@localhost /etc/pki/CA]#yum install httpd -y
[root@localhost ~]#vim /var/www/html/index.html
Test Page
[root@localhost ~]#systemctl start httpd.service
[root@localhost ~]#ss -tnl
LISTEN 0 128 :::80 :::*
[root@localhost ~]#mkdir /web/ssl -pv （用來保存證書和私鑰）
生成私鑰
[root@localhost /web/ssl]#(umask 0077;openssl genrsa -out httpd_ key.pem)
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus
..........................++++++
......................++++++
e is 65537 (0x10001)
生成證書簽署請(qǐng)求
[root@localhost /web/ssl]#openssl req -new -key httpd_key.pem -out httpd.csr
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:BeiJing
Locality Name (eg, city) [Default City]:BeiJing
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Tencent
Organizational Unit Name (eg, section) []:Ops
Common Name (eg, your name or your server"s hostname) []:www.tencent.com
Email Address []:[email protected]
注意：默認(rèn)國(guó)家，省，公司名稱三項(xiàng)必須和CA一致
Please enter the following "extra" attributes 可輸入以下額外屬性（可省略）
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:
將請(qǐng)求通過可靠方式發(fā)送給CA主機(jī)
在CA主機(jī)上簽署證書
[root@localhost /web/ssl]#openssl ca -in httpd.csr -out httpd.crt
Certificate is to be certified until May 29 14:04:18 2018 GMT (365 days)
Sign the certificate? [y/n]:y
1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated
[root@localhost ~]#yum -y install mod_ssl
[root@localhost ~]#vim /etc/httpd/conf.d/ssl.conf
吊銷證書
客戶端獲取要吊銷的證書的serial（在使用證書的主機(jī)執(zhí)行）
[root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -noout -serial -subject
CA主機(jī)吊銷證書
先根據(jù)客戶提交的serial和subject信息，對(duì)比其與本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)index.txt中存儲(chǔ)的是否一致
吊銷
[root@localhost ~]#openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/SERIAL.pem其中的SERIAL要換成證書真正的序列號(hào)；
生成吊銷證書的吊銷編號(hào)（第一次吊銷證書時(shí)執(zhí)行）
[root@localhost ~]#echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber
更新證書吊銷列表
[root@localhost ~]## openssl ca -gencrl -out thisca.crl
