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OpenSSL加解密使用_使用openssl,进行数据加密和解密

作者：AllinToyou | 2024-03-25 08:53:55

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使用openssl,进行数据加密和解密

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

  1. $ openssl enc -h 
  2.  
  3. :<<!
  4. -in <file>     输入文件
  5. -out <file>    输出文件
  6. -pass <arg>    密码
  7. -S             盐，用于加盐加密，请避免人为输入，下面讨论
  8. -e             encrypt 加密操作
  9. -d             decrypt 解密操作
  10. -a/-base64     base64 encode/decode, depending on encryption flag  是否将结果base64编码
  11. -k             已被-pass参数取代
  12. -kfile         已被-pass参数取代
  13. -md            指定密钥生成的摘要算法 默认MD5
  14. -K/-iv         加密所需的key和iv向量，由输入的-pass生成
  15. -[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
  16. -bufsize <n>   读写文件的I/O缓存，一般不需要指定
  17. -engine e      指定三方加密设备，没有环境，暂不实验
  18.  
  19. Cipher Types  以下是部分算法，我们可以选择用哪种算法加密
  20. -aes-128-cbc               -aes-128-cbc-hmac-sha1     -aes-128-cfb              
  21. -aes-128-cfb1              -aes-128-cfb8              -aes-128-ctr              
  22. -aes-128-ecb               -aes-128-gcm               -aes-128-ofb      
  23. …………
  24. !

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

  1. /*对文件进行base64编码*/
  2. openssl enc -base64 -in plain.txt -out base64.txt
  3. /*对base64格式文件进行解密*/
  4. openssl enc -base64 -d -in base64.txt -out plain2.txt
  5. /*使用diff命令查看可知解码前后明文一样*/
  6. diff plain.txt plain2.txt

不同输入密码的方式

  1. /*命令行输入，密码123456*/
  2. openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass pass:123456
  3. /*文件输入，密码123456*/
  4. echo 123456 > passwd.txt
  5. openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass file:passwd.txt
  6. /*环境变量输入，密码123456*/
  7. passwd=123456
  8. export passwd
  9. openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass env:passwd
  10. /*从文件描述输入*/ 
  11. openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass fd:1  
  12. /*从标准输入输入*/ 
  13. 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

  1. /*手动指定key和iv值*/
  2. $ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out encrypt.txt  -K 1223 -iv f123 -p
  3. salt=0B00000000000000
  4. key=12230000000000000000000000000000
  5. iv =F1230000000000000000000000000000
  6. /*指定pass密码，不起作用，注意Key和IV值是16进制*/
  7. $ openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out encrypt.txt  -K 1223 -iv f123 -p -pass pass:123456
  8. salt=F502F4B8DE62E0E5
  9. key=12230000000000000000000000000000
  10. iv =F1230000000000000000000000000000

2.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

  1. $ openssl genrsa -h       
  2.  
  3. /*
  4. usage: genrsa [args] [numbits]
  5.  
  6.  -des           生成的私钥采用DES算法加密
  7.  -des3          生成的私钥采用DES3算法加密 (168 bit key)
  8.  -seed          encrypt PEM output with cbc seed
  9.  -aes128, -aes192, -aes256
  10.                 
  11. 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
  12.  
  13.  -out file       私钥输出位置
  14.  -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
  15. */

我们生成一个私钥

  1. ~ » openssl genrsa -out my.key -des3             
  2.  
  3. /*                                                                   
  4. Generating RSA private key, 512 bit long modulus
  5. ...++++++++++++
  6. .++++++++++++
  7. e is 65537 (0x10001)
  8. # 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
  9. Enter pass phrase for my.key:   
  10. Verifying - Enter pass phrase for my.key:
  11. ------------------------------------------------------------
  12. */
  13.  
  14. ~ » cat my.key          
  15.  
  16. /*                                                                        
  17. -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
  18. Proc-Type: 4,ENCRYPTED
  19. DEK-Info: DES-EDE3-CBC,21A9C0CD76DFBF27
  20.  
  21. i1h8ZmZxOZxDHigtXs0tAIWNs7THoN4t00F4xmYP7gDEU8vwWXltZisUqMJ2KHgZ
  22. ME70Tm2XvhEAwu3OLhCaV6Url+DJ/G6sMFpnvkebrW51Ndph87ZCRdhaOrXN2WVg
  23. +/KNRv2dMh4c98zgoJqYiN6qqdY9Sztj0DMtjn2f9k7mU8l2oN5bmlO6dy+mX2ZB
  24. Qaupx9PV2DZH7Yd5tcKLudCa44lJ9cJscnvIyzLhDHcrGytCsTeHNeVMx9gefd0p
  25. DzMBruiNhmXSe8a067OT5mWMi7++4WOYYWfIj2bat/pxsBNo0gOxqcuV0G1RFEDA
  26. uX0vk1ma3+hB01p51bPCjc2HF/nvs2s/YeYgJR/E3zuxQGMvi6G0uxVY10i5xhtb
  27. mIXi1J5RSoVcj2gMXD3GasGANNG3hdTWC+g6hfq+DczmGl8uR9lXwg==
  28. -----END RSA PRIVATE KEY-----
  29.  
  30. */

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

  1. $ openssl rsa -h
  2.  
  3. /*
  4.  -inform arg     输入文件编码格式，只有pem和der两种
  5.  -outform arg    输出文件编码格式，只有pem和der两种
  6.  -in arg         input file  输入文件
  7.  -sgckey         Use IIS SGC key format
  8.  -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
  9.  -out arg        输出文件位置
  10.  -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
  11.  
  12.  -des            对输出结果采用对称加密 des算法
  13.  -des3           对输出结果采用对称加密 des3算法
  14.  -seed           
  15.  -aes128, -aes192, -aes256
  16.  
  17.  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
  18.  
  19.  -text           以明文形式输出各个参数值
  20.  -noout          不输出密钥到任何文件
  21.  -modulus        输出模数值
  22.  -check          检查输入密钥的正确性和一致性
  23.  -pubin          指定输入文件是公钥
  24.  -pubout         指定输出文件是公钥
  25.  -engine e       指定三方加密库或者硬件
  26. */

我们利用刚才生成的私钥my.key，以此生成一个公钥

  1. ~ » openssl rsa -in my.key -pubout -out my_pub.key     
  2.  
  3. /*                                                             
  4. Enter pass phrase for my.key: # 因为私钥有密码，我们需要输入
  5. writing RSA key
  6. ------------------------------------------------------------
  7. */
  8.  
  9. ~ » cat my_pub.key                            
  10.  
  11. /*                                                                      
  12. -----BEGIN PUBLIC KEY-----
  13. MFwwDQYJKoZIhvcNAQEBBQADSwAwSAJBAN4QWx/qPoOllcE8ZcR5zBzrSVFh7NXY
  14. 4SJHB8+IM3Wv2aYi7F3GlZjpt6EP3vdd4x4cJnuPFnZ5mZ5wFPQ8xD0CAwEAAQ==
  15. -----END PUBLIC KEY-----
  16. */

openssl rsa 命令的功能还有很多

  1. rsa 添加 和 去除 密钥的对称加密

  1. /*生成不加密的RSA密钥*/
  2. $ openssl genrsa -out RSA.pem
  3.  
  4. Generating RSA private key, 512 bit long modulus
  5. ..............++++++++++++
  6. .....++++++++++++
  7. e is 65537 (0x10001)
  8.  
  9. /*为RSA密钥增加口令保护*/
  10. $ openssl rsa -in RSA.pem -des3 -passout pass:123456 -out E_RSA.pem
  11.  
  12. /*为RSA密钥去除口令保护*/
  13. $ openssl rsa -in E_RSA.pem -passin pass:123456 -out P_RSA.pem
  14.  
  15. /*比较原始后的RSA密钥和去除口令后的RSA密钥，是一样*/
  16. $ diff RSA.pem P_RSA.pem

2、修改密钥的保护口令和算法

  1. /*生成RSA密钥*/
  2. $ openssl genrsa -des3 -passout pass:123456 -out RSA.pem
  3.  
  4. Generating RSA private key, 512 bit long modulus
  5. ..................++++++++++++
  6. ......................++++++++++++
  7. e is 65537 (0x10001)
  8.  
  9. /*修改加密算法为aes128，口令是123456*/
  10.  
  11. $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -aes128 -passout pass:123456 -out E_RSA.pem

3、查看密钥对中的各个参数

$ openssl rsa -in RSA.pem -des -passin pass:123456 -text -noout

4、提取密钥中的公钥并打印模数值

  1. /*提取公钥，用pubout参数指定输出为公钥*/
  2. $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -pubout -out pub.pem
  3.  
  4. /*打印公钥中模数值*/
  5. $ openssl rsa -in pub.pem -pubin -modulus -noout
  6.  
  7. Modulus=C35E0B54041D78466EAE7DE67C1DA4D26575BC1608CE6A199012E11D10ED36E2F7C651D4D8B40D93691D901E2CF4E21687E912B77DCCE069373A7F6585E946EF
  8.

5、转换密钥的格式

  1. /*把pem格式转化成der格式，使用outform指定der格式*/
  2. $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -des -passout pass:123456 -outform der -out rsa.der
  3.  
  4. /*把der格式转化成pem格式，使用inform指定der格式*/
  5. $ openssl rsa -in rsa.der -inform der -passin pass:123456 -out rsa.pem

3.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

  1. $ openssl rsautl -h
  2. Usage: rsautl [options]                  
  3. -in file        input file                                           //输入文件
  4. -out file       output file                                          //输出文件
  5. -inkey file     input key                                            //输入的密钥
  6. -keyform arg    private key format - default PEM                     //指定密钥格式
  7. -pubin          input is an RSA public                               //指定输入的是RSA公钥
  8. -certin         input is a certificate carrying an RSA public key    //指定输入的是证书文件
  9. -ssl            use SSL v2 padding                                   //使用SSLv23的填充方式
  10. -raw            use no padding                                       //不进行填充
  11. -pkcs           use PKCS#1 v1.5 padding (default)                    //使用V1.5的填充方式
  12. -oaep           use PKCS#1 OAEP                                      //使用OAEP的填充方式
  13. -sign           sign with private key                                //使用私钥做签名
  14. -verify         verify with public key                               //使用公钥认证签名
  15. -encrypt        encrypt with public key                              //使用公钥加密
  16. -decrypt        decrypt with private key                             //使用私钥解密
  17. -hexdump        hex dump output                                      //以16进制dump输出
  18. -engine e       use engine e, possibly a hardware device.            //指定三方库或者硬件设备
  19. -passin arg    pass phrase source                                    //指定输入的密码

openssl rsautl 基本的加解密使用

  1. /*生成RSA密钥*/
  2. $ openssl genrsa -des3 -passout pass:123456 -out RSA.pem 
  3.  
  4. Generating RSA private key, 512 bit long modulus
  5. ............++++++++++++
  6. ...++++++++++++
  7. e is 65537 (0x10001)
  8.  
  9. /*提取公钥*/
  10. $ openssl rsa -in RSA.pem -passin pass:123456 -pubout -out pub.pem 
  11.  
  12. /*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*/
  13. $ openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out enc.txt
  14.  
  15. /*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*/
  16. $ openssl rsautl -decrypt -in enc.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain.txt
  17.  
  18. /*比较原始文件和解密后文件*/
  19. $ diff plain.txt replain.txt 
  20.  
  21. /*使用公钥进行加密*/
  22. $ openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey pub.pem -pubin -out enc1.txt
  23.  
  24. /*私钥进行解密*/
  25. $ openssl rsautl -decrypt -in enc1.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain1.txt
  26.  
  27. /*比较原始文件和解密后文件*/
  28. $ diff plain.txt replain1.txt

签名与验证操作

  1. /*提取PCKS8格式的私钥*/
  2. $ openssl pkcs8 -topk8 -in RSA.pem -passin pass:123456 -out pri.pem -nocrypt
  3.  
  4. /*使用RSA密钥进行签名，实际上使用私钥进行加密*/
  5. $ openssl rsautl -sign -in plain.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out sign.txt
  6.  
  7. /*使用RSA密钥进行验证，实际上使用公钥进行解密*/
  8. $ openssl rsautl -verify -in sign.txt -inkey RSA.pem -passin pass:123456 -out replain.txt
  9.  
  10. /*对比原始文件和签名解密后的文件*/
  11. $ diff plain.txt replain.txt 
  12.  
  13. /*使用私钥进行签名*/
  14. $ openssl rsautl -sign -in plain.txt -inkey pri.pem  -out sign1.txt
  15.  
  16. /*使用公钥进行验证*/
  17. $ openssl rsautl -verify -in sign1.txt -inkey pub.pem -pubin -out replain1.txt
  18.  
  19. /*对比原始文件和签名解密后的文件*/
  20. $ cat plain replain1.txt



作者：感觉被掏空
链接：https://www.jianshu.com/p/15b1d935a44b
来源：简书
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

参考链接：

OpenSSL Commands Cheat Sheet - SSLHOW

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