加密技术及常见加密算法

    有了互联网的同时给我们的日常生活带来了不少的便利，与此同时也给我们带来了不少的安全隐患，可能你在和别人通信的同时，通信数据就被别人截获了，所以就必须要有一种相应的加密技术，来保护我们的通信隐私。那么今天就大家来简单的了解一下加密技术及一些常见的加密算法。

1、为什么需要加密

    1、不加密流量的易受***性

    2、不加密密码/数据容易被嗅探

    3、不加密数据容易被操作

    4、不加密无法验证操作

    5、不加密相当于邮寄明信片

2、不安全的传统协议

    telnet、FTP、POP3等等；不安全密码

    http、smtp、NFS等等；不安全信息

    Ldap、NIS、rsh等等；不安全验证

3、NIST(美国国家标准与技术研究院)定义的安全属性

    保密性：

    数据保密性

    隐私性

    完整性：不可篡改

    数据完整性

    系统完整性

    可用性

4、安全***： STRIDE

    Spoofing（假冒）

    Tampering（篡改）

    Repudiation（否认）

    Information Disclosure（信息泄漏）

    Denial of Service（拒绝服务）

    Elevation of Privilege（提升权限）

5、安全机制：加密、数字签名、访问控制、数据完整性、认证交换、流量填充、路由控制、公证

6、安全服务

    认证

    访问控制

    数据保密性

    连接保密性

    无连接保密性

    选择域保密性

    流量保密性

    数据完整性

    不可否认性

7、安全设计基本原则

    使用成熟的安全系统

    以小人之心度输入数据

    外部系统是不安全的

    最小授权

    减少外部接口

    缺省使用安全模式

    安全不是似是而非

    从STRIDE思考

    在入口处检查

    从管理上保护好你的系统

8、常用安全技术

    认证

    授权

    安全通信

    审计

9、密码算法和协议

    对称加密

    公钥加密

    单向加密

    认证协议

    Linux系统：OpenSSL, gpg(pgp协议的实现)

10、对称加密：加密和解密使用同一个密钥

    DES：Data Encryption Standard，56bits

    3DES：使用DES加密三次

    AES：Advanced (128, 192, 256bits)

    Blowfish，Twofish

    IDEA，RC6，CAST5

  特性：

    1、加密、解密使用同一个密钥，效率高

    2、将原始数据分割成固定大小的块，逐个进行加密

  缺点：

    1、密钥过多

    2、密钥分发

    3、数据来源无法确认

11、非对称加密：

  公钥加密：密钥是成对出现

    公钥：公开给所有人；public key

    私钥：自己留存，必须保证其私密性；secret key

  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：

    数字签名：主要在于让接收方确认发送方身份

    对称密钥交换：发送方用对方的公钥加密一个对称密钥后发送给对方

    数据加密：适合加密较小数据

  缺点：密钥长，加密解密效率低下

    算法：RSA（加密，数字签名）,DSA（数字签名）,ELGamal

    生成一对钥匙：公钥/密钥,用密钥对中的一个加密，另一个解密

  实现加密：

        生成公钥/密钥对：P和S

        公开公钥P，保密密钥S

    发送者

        使用接收者的公钥来加密消息M

        将P(M)发送给接收者

    接收者

        使用密钥S来解密：M=S(P(M))

  实现数字签名：

    发送者

        生成公钥/密钥对：P和S

        公开公钥P，保密密钥S

        使用密钥S来加密消息M

        发送给接收者S(M)

    接收者

        使用发送者的公钥来解密M=P(S(M))

   结合签名和加密：key(data+SA(hash(data)))+PB(key)

   分离签名

12、单向散列

  将任意数据缩小成固定大小的“指纹”

    任意长度输入

    固定长度输出

    若修改数据，指纹也会改变（“不会产生冲突”）

    无法从指纹中重新生成数据（“单向”）

    功能：数据完整性

    常见算法

        md5: 128bits、sha1: 160bits、sha224、sha256、sha384、sha512

    常用工具

        md5sum | sha1sum  [ --check  ]  file

        openssl、gpg

        rpm  -V

13、密钥交换：IKE（ Internet Key Exchange ）

    公钥加密：

    DH (Deffie-Hellman)：

      DH：

    1、A: a,p 协商生成公开的整数a, 大素数p

      B: a,p

    2、A:生成隐私数据 :x (x<p )，计算得出 a^x%p，发送给B

      B:生成隐私数据 :y,计算得出 a^y%p，发送给A

    3、A:计算得出 （a^y%p）^x = a^xy%p，生成为密钥

      B:计算得出 （a^x%p）^y = a^xy%p, 生成为密钥

14、CA和证书

    PKI: Public Key Infrastructure

        签证机构：CA（Certificate Authority）

        注册机构：RA

        证书吊销列表：CRL

        证书存取库：

    X.509：定义了证书的结构以及认证协议标准

        版本号

        序列号

        签名算法

        颁发者

        有效期限

        主体名称

        主体公钥

        CRL分发点

        扩展信息

        发行者签名

15、证书获取

    证书类型：

        证书授权机构的证书

        服务器

        用户证书

    获取证书两种方法：

    使用证书授权机构

        生成签名请求（csr）

        将csr发送给CA

        从CA处接收签名

      自签名的证书

        自已签发自己的公钥

16、安全协议

    SSL: Secure Socket Layer

    TLS: Transport Layer Security

    1995：SSL 2.0 Netscape

    1996: SSL 3.0

    1999: TLS 1.0 

    2006: TLS 1.1 RFC（ Request For Comments ） 4346

    2008：TLS 1.2 当前使用

    2015: TLS 1.3 

    功能：机密性，认证，完整性，重放保护

    两阶段协议，分为握手阶段和应用阶段

    握手阶段(协商阶段):客户端和服务器端认证对方身份（依赖于PKI体系，利用数字证书进行身份认证），并协商通信中使用的安全参数、密码套

    件以及主密钥，后续通信使用的所有密钥都是通过MasterSecret生成

    应用阶段:在握手阶段完成后进入，在应用阶段通信双方使用握手阶段协商好的密钥进行安全通信

    SSL/TLS

    Handshake协议：包括协商安全参数和密码套件、服务器身份认证（客户端身份认证可选）、密钥交换

    ChangeCipherSpec 协议：一条消息表明握手协议已经完成

    Alert 协议：对握手协议中一些异常的错误提醒，分为fatal和warning两个级别，

        fatal类型错误会直接中断SSL链接

        warning级别的错误SSL链接仍可继续，只是会给出错误警告

    Record 协议：包括对消息的分段、压缩、消息认证和完整性保护、加密等

    HTTPS 协议：就是“HTTP 协议”和“SSL/TLS 协议”的组合。HTTP over SSL”或“HTTP over TLS”，对http协议的文本数据进行加密处理后，成为二进制形式传输

17、OpenSSL：开源项目

    三个组件：

        openssl: 多用途的命令行工具

        libcrypto: 加密算法库

        libssl：加密模块应用库，实现了ssl及tls

    openssl命令：

        两种运行模式：交互模式和批处理模式

        openssl version：程序版本号

        标准命令、消息摘要命令、加密命令

        标准命令：

            enc, ca, req, ...

    对称加密：

        工具：openssl enc, gpg

        算法：3des, aes, blowfish, twofish

    enc命令：man enc

    加密：

        openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile-out testfile.cipher

    解密：

        openssl enc -d -des3 -a -salt –in testfile.cipher-out testfile

        openssl ?

    单向加密：

        工具：md5sum, sha1sum, sha224sum,sha256sum…

        openssl dgst

    dgst命令：man dgst

        openssl dgst -md5 [-hex默认] /PATH/SOMEFILE

        openssl dgst -md5 testfile

        md5sum /PATH/TO/SOMEFILE

    MAC: Message Authentication Code，单向加密的一种延伸应用，用于实现网络通信中保证所传输数据的完整性机制CBC-MAC

    HMAC：使用md5或sha1算法

    生成用户密码：

        passwd命令:man sslpasswd

        openssl passwd -1 -salt SALT(最多8位)

        openssl passwd -1 –salt  centos

    生成随机数：man sslrand

        openssl rand -base64|-hex NUM

    NUM: 表示字节数；-hex时，每个字符4位，出现的字符数为NUM*2

    公钥加密：

        算法：RSA, ELGamal

        工具：gpg, openssl rsautl（man rsautl）

    数字签名：

        算法：RSA, DSA, ELGamal

    密钥交换：

    算法：dh

        DSA: Digital Signature Algorithm

        DSS：Digital Signature Standard

        RSA：

    生成密钥对儿：man genrsa

    生成私钥：

        openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATEKEY.FILE NUM_BITS

        (umask 077; openssl genrsa -out key.pri –des 2048)

    从私钥中提取出公钥：

        openssl rsa -in PRIVATEKEYFILE –pubout –out PUBLICKEYFILE

    随机数生成器：伪随机数字

        键盘和鼠标

        块设备中断

    /dev/random：仅从熵池返回随机数；随机数用尽，阻塞

    /dev/urandom：从熵池返回随机数；随机数用尽，会利用软件生成伪随机数,非阻塞

18、PKI：Public Key Infrastructure

    CA

    RA

    CRL

    证书存取库

  建立私有CA:

     OpenCA

     openssl

  证书申请及签署步骤：

       1、生成申请请求

       2、RA核验

       3、CA签署

       4、获取证书

19、文件完整性的两种实施方式

    被安装的文件

        MD5单向散列

     rpm  --verify  package_name  (or  -V)

    发行的软件包文件

        GPG公钥签名

     rpm  --import  /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-redhat*

     rpm  --checksig  pakage_file_name  (or  -K)

20、使用gpg实现对称加密

    对称加密file文件

     gpg -c file

     ls file.gpg

    在另一台主机上解密file

     gpg -o file -d file.gpg

    用gpg工具实现公钥加密

    在hostB主机上用公钥加密，在hostA主机上解密

    在hostA主机上生成公钥/私钥对

     gpg --gen-key

    在hostA主机上查看公钥

     gpg --list-keys

    在hostA主机上导出公钥到wang.pubkey

     gpg -a  --export -o wang.pubkey

    从hostA主机上复制公钥文件到需加密的B主机上

     scp wang.pubkey hostB:

    在需加密数据的hostB主机上生成公钥/私钥对

     gpg --list-keys

     gpg --gen-key

    在hostB主机上导入公钥

     gpg --import wang.pubkey

     gpg --list-keys

    用从hostA主机导入的公钥，加密hostB主机的文件file,生成file.gpg

     gpg -e -r lovefirewall file 

     file file.gpg

    复制加密文件到hostA主机

     scp fstab.gpg hostA:

    在hostA主机解密文件

     gpg -d file.gpg

     gpg -o file  -d file.gpg

    删除公钥和私钥

     gpg --delete-keys lovefirewall

     gpg --delete-secret-keys lovefirewall