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一、加密需要和安全机制
1.不加密流量的易受攻击性
密码/数据嗅探
数据操作
验证操作
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、sendmail、NFS等等;不安全信息Ldap、NIS、rsh等等;不安全验证
3.NIST定义的安全属性:美国国家标准与技术研究院
1) 保密性:
数据保密性
隐私性2)完整性:不可篡改
数据完整性
系统完整性3)可用性
4.安全攻击:STRIDE
Spoofing(假冒)、Tampering(篡改)、Repudiation(否认)、Information Disclosure(信息泄漏)、
Denial of Service(拒绝服务)和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.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
二、安全算法与加密方法概念解析
1.安全算法
常用安全技术
认证
授权
安全通信
审计
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)
2.对称加密算法
1)对称加密:加密和解密使用同一个密钥
DES:Data Encryption Standard,56bits 3DES:
AES:Advanced (128, 192, 256bits)
Blowfish,Twofish
IDEA,RC6,CAST52) 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3)缺陷: 1、密钥过多 2、密钥分发 3、无法实现数据来源确认
3.非对称加密算法
1)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
2)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:
3)数字签名:主要在于让接收方确认发送方身份
4)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
5)数据加密:适合加密较小数据
6)缺点:密钥长,加密解密效率低下
7)算法:
RSA(加密,数字签名),DSA(数字签名),ELGamal
8)基于一对公钥/密钥对
用密钥对中的一个加密,另一个解密
9)实现加密:
接收者
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))
10)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))
11)结合签名和加密使用或者分离签名
4.单向散列1)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”)2)功能:数据完整性3)常见算式
md5: 128bits、sha1: 160bits、sha224sha256、sha384、sha5124)常用工具
md5sum | sha1sum [ --check ] file
openssl、gpg
rpm -V5)find ./ -type f -exec md5sum {} \;常用来分析两套文件系统的文件变化情况
5.密钥交换
1)密钥交换:IKE(Internet Key Exchange )
公钥加密:
DH (Deffie-Hellman):2)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(ax%p)y = a^xy%p, 生成为密钥
6.CA和证书
1)PKI: Public Key Infrastructure
签证机构:CA(Certificate Authority)
注册机构:RA( registry Authority)
证书吊销列表:CRL(Certificate revoke list)
证书存取库:2)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
3)证书类型
证书授权机构的证书
服务器
用户证书4)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5)自签名的证书
自已签发自己的公钥
6.安全协议
1)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2)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。3)SSL/TLS protocol 安全套接字层/传输层安全性协议图示
4)ssl/TLS协议过程
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,而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5)协议请求与回应过程图示
二、常用加密工具使用详解
1.OpenSSL开源项目
1)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
2)openssl命令
两种运行模式:交互模式和批处理模式
opensslversion: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, ... enc查看命令的详细使用方法
3)对称加密
工具:opensslenc, gpg
算法:3des, aes, blowfish, twofish
4)enc命令:man enc
加密:
openssl enc -e -des3 -a -salt -in /tmp/fstab -out fstab.cipher
解密:
openssl enc -d -des3 -a -salt -in fstab.cipher -out fstab
5)opensl dgst -md5 fstab==md5sum fstab
6)单向加密:
工具:md5sum, sha1sum, sha224sum,sha256sum…
openssldgst
7)dgst命令:man dgst
openssldgst -md5 [-hex] /PATH/TO/SOMEFILE
openssldgst -md5 fstab
md5sum /PATH/TO/SOMEFILE
8)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
9)生成用户密码:
passwd命令:man sslpasswd
opensslpasswd -1 -salt SALT(最多8位)
opensslpasswd -1 –salt centos
10)生成随机数:man sslrand
opensslrand -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
11)公钥加密
算法:RSA, ELGamal
工具:gpg, opensslrsautl(man rsautl)
12)数字签名
算法:RSA, DSA, ELGamal
13)密钥交换
算法:dh
DSA: Digital Signature Algorithm
DSS:Digital Signature Standard
RSA:
14)密钥生成过程
生成密钥对儿:man genrsa
生成私钥:
openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATEKEY.FILE NUM_BITS
(umask077; openssl genrsa -out key.pri –des 2048)
从私钥中提取出公钥:
openssl rsa -in PRIVATEKEYFILE –pubout –out PUBLICKEYFILE
openssl rsa -in aaa.key -pubout -out aaa.pub
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
2.OpenSSL的CA机制
1)PKI:Public Key Infrastructure
CA:证书认证
RA:证书注册
CRL:证书吊销
证书存取库2)建立私有CA:
OpenCA
openssl3)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4)创建CA和申请证书
openssl的配置文件:/etc/pki/tls/openssl.cnf
(1) 创建所需要的文件
touch /etc/pki/CA/index.txt
echo 01 > /etc/pki/CA/serial
(2)CA自签证书
生成私钥
cd /etc/pki/CA/
(umask066; openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem2048)
生成自签名证书
openssl req -new -x509 –key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 7300
-out /etc/pki/CA/cacert.pem
-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
(3)颁发证书
(a) 在需要使用证书的主机生成证书请求;
给web服务器生成私钥
(umask066; openssl genrsa -out/etc/httpd/ssl/httpd.key 2048)
生成证书申请文件
openssl req -new -key /etc/httpd/ssl/httpd.key -days 365 -out /etc/httpd/ssl/httpd.csr
(b) 将证书请求文件传输给CA
(c) CA签署证书,并将证书颁发给请求者;
opensslca -in /tmp/httpd.csr –out /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -days 365
注意:证书中国家,省,公司名称必须和CA一致(配置文件中有定义,如果想要不一致也可以,则可以去修改配置文件完成)
(d) 查看证书中的信息:
openssl x509 -in /PATH/FROM/CERT_FILE -noout -text|subject|serial|dates
(4) 吊销证书
(a) 在客户端获取要吊销的证书的serial
openssl x509 -in /PATH/FROM/CERT_FILE -noout -serial -subject
(b) 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:
openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/ SERIAL.pem
注:在index.txt中保存的证书信息前是V为有效证书,如果是R则为已吊销的证书
在文件/etc/pki/CA/newcerts中有每个证书对应的序列号
(c) 生成吊销证书的编号(第一次吊销一个证书时才需要执行)
echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber
(d) 更新证书吊销列表
openssl ca -gencrl -out /etc/pki/CA/crl/ca.crl
查看crl文件
openssl crl -in /etc/pki/CA/crl/ca.crl -noout -text
注:客户端中配置的有关于证书的吊销列表从互联网哪里下载,以保证证书的有效性
3.应用程序RPM
1)文件完整性的两种实施方式2)被安装的文件
MD5单向散列
rpm -versify package_name(or -V)3)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_Pfile_name(or -K)
4.gpg工具的使用
1)使用gpg实现对称加密
对称加密file文件
gpg -c file
ls file.gpg
解密file
gpg -o file2 -d file.gpg
注:如果加密和解密在同一台主机上,解密的时候不需要输入密码2)使用gpg工具实现公钥加密
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 wangedu 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-secret-keys wangedu
gpg --delete-keys wangedu
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