安全協議
SSL: Secure Socket Layer
功能：機密性，認證，完整性，重放保護
兩階段協議，分為握手階段和應用階段
握手階段(協商階段): 客戶端和服務器端認證對方身份（依賴于PKI體系，利用數字證書進行身份認證），并協商通信中使用的安全參數、密碼套件以及主密鑰。 后續通信使用的所有密鑰都是通過MasterSecret 生成。
應用階段:在握手階段完成后進入，在應用階段通信雙方使用握手階段協商好的密鑰進行安全通信。
分層設計：
1、最底層：基礎算法原語的實現，aes, rsa, md5
2、向上一層：各種算法的實現
3、再向上一層：組合算法實現的半成品
4、用各種組件拼裝而成的各種成品密碼學協議軟件
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）是為網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議。TLS與SSL在傳輸層對網絡連接進行加密。
Handshake協議：包括協商安全參數和密碼套件、服務器身份認證（客戶端身份認證可選）、密鑰交換
ChangeCipherSpec協議：一條消息表明握手協議已經完成Alert協議：對握手協議中一些異常的錯誤提醒，分為fatal和warning 兩個級別，fatal 類型錯誤會直接中斷SSL 鏈接，而warning級別的錯誤SSL鏈接仍可繼續，只是會給出錯誤警告
Record協議：包括對消息的分段、壓縮、消息認證和完整性保護、加密等
HTTPS協議：就是“HTTP 協議”和“SSL/TLS 協議”的組合。HTTP over SSL” 或“HTTP over TLS”，對http 協議的文本數據進行加密處理后，成為二進制形式傳輸
OpenSSL
OpenSSL由三部分組成：libencrypto庫，libssl庫，openssl多用途命令行工具。
OpenSSL是網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議，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協議，并提供了豐富的應用程序供測試或其它目的使用。
OpenSSL是一個強大的安全套接字層密碼庫，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，它還是一個多用途的、跨平臺的密碼工具。
SSL是Secure Sockets Layer（安全套接層協議）的縮寫，可以在Internet上提供秘密性傳輸。Netscape公司在推出第一個Web瀏覽器的同時，提出了SSL協議標準。其目標是保證兩個應用間通信的保密性和可靠性,可在服務器端和用戶端同時實現支持。已成為Internet上保密通訊的工業標準。安全套接層協議能使用戶/服務器應用之間的通信不被攻擊者竊聽，并且始終對服務器進行認證，還可選擇對用戶進行認證。
SSL協議要求建立在可靠的傳輸層協議(TCP)之上。SSL協議的優勢在于它是與應用層協議獨立無關的，高層的應用層協議(例如：HTTP，FTP，TELNET等)能透明地建立于SSL協議之上。
SSL協議在應用層協議通信之前就已經完成加密算法、通信密鑰的協商及服務器認證工作。在此之后應用層協議所傳送的數據都會被加密，從而保證通信的私密性。
通過以上敘述，SSL協議提供的安全信道有以下三個特性：
1、數據的保密性信息加密就是把明碼的輸入文件用加密算法轉換成加密的文件以實現數據的保密。加密的過程需要用到密鑰來加密數據然后再解密。沒有了密鑰，就無法解開加密的數據。數據加密之后，只有密鑰要用一個安全的方法傳送。加密過的數據可以公開地傳送。
2、數據的完整性加密也能保證數據的一致性。例如:消息驗證碼（MAC），能夠校驗用戶提供的加密信息，接收者可以用MAC來校驗加密數據，保證數據在傳輸過程中沒有被篡改過。
3、安全驗證加密的另外一個用途是用來作為個人的標識，用戶的密鑰可以作為他的安全驗證的標識。SSL是利用公開密鑰的加密技術（RSA）來作為用戶端與服務器端在傳送機密資料時的加密通訊協定。
基本功能：
OpenSSL整個軟件包大概可以分成三個主要的功能部分：密碼算法庫、SSL協議庫以及應用程序。OpenSSL的目錄結構自然也是圍繞這三個功能部分進行規劃的。
作為一個基于密碼學的安全開發包，OpenSSL提供的功能相當強大和全面，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協議，并提供了豐富的應用程序供測試或其它目的使用。
OpenSSL的應用程序已經成為了OpenSSL重要的一個組成部分。如OpenCA，就是完全使用OpenSSL的應用程序實現的。OpenSSL的應用程序是基于OpenSSL的密碼算法庫和SSL協議庫寫成的。
OpenSSL的應用程序主要包括密鑰生成、證書管理、格式轉換、數據加密和簽名、SSL測試以及其它輔助配置功能。
輔助功能：
BIO機制是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的復雜性也降低了很多。
OpenSSL對于隨機數的生成和管理也提供了一整套的解決方法和支持API函數。隨機數的好壞是決定一個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，證書簽發和管理中的配置文件機制等等。
特點：
OpenSSL采用C語言作為開發語言，這使得OpenSSL具有優秀的跨平臺性能，這對于廣大技術人員來說是一件非常美妙的事情，可以在不同的平臺使用同樣熟悉的東西。OpenSSL支持Linux、Windows、BSD、Mac、VMS等平臺，這使得OpenSSL具有廣泛的適用性。
（1）在通信之前，服務器端通過加密算法生成一對密鑰，并把其公鑰發給CA申請數字證書。
（2）CA審核后，結合服務端發來的相關信息生成數字證書，并把該數字證書發回給服務器端。
（3）客戶端和服務器端經tcp三次握手，建立初步連接。
（4）客戶端發送http報文請求并協商使用哪種加密算法。
（5）服務端響應報文并把自身的數字簽名發給服務端。
（6）客服端下載CA的公鑰，驗證其數字證書的擁有者是否是服務器端（這個過程可以得到服務器端的公鑰）。（一般是客戶端驗證服務端的身份，服務端不用驗證客戶端的身份。）
（7）如果驗證通過，客戶端生成一個隨機對稱密鑰，用該密鑰加密要發送的URL鏈接申請，再用服務器端的公鑰加密該密鑰.
（8）把加密的密鑰和加密的URL鏈接一起發送到服務器。
（9）服務器端使用自身的私鑰解密，獲得一個對稱密鑰，再用該對稱密鑰解密經加密的URL鏈接，獲得URL鏈接申請。
（10）服務器端根據獲得的URL鏈接取得該鏈接的網頁，并用客戶端發來的對稱密鑰把該網頁加密后發給客戶端。
（11）客戶端收到加密的網頁，用自身的對稱密鑰解密，就能獲得網頁的內容了。
（12）TCP四次揮手，通信結束。
以上可概括為：
客戶端向服務器端索要并驗證證書
雙方協商生成“會話秘鑰”
雙方采用“會話秘鑰”并進行加密通信
第一階段：
支持的協議版本，如tls1.2
客戶端生成一個隨機數，稍后用戶會生成“會話密匙”
支持的加密算法，如AES 3DES RSA
支持的壓縮算法
第二階段：
確認使用的加密通信協議版本，如tls1.2
服務器端生成一個隨機數，稍后用于生成“會話密匙”
確認使用的加密算法
服務器證書
第三階段：
驗證服務器證書，在確認無誤后取其公鑰（發證機構 證書完整性 證書持有者 證書有效期 吊銷列表）
發送以下信息給服務器端
一個隨機數
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送
客戶端握手結束通知
第四階段：
收到客戶端發來的第三個隨機數后，計算生成本次會話所有的“會話密匙”
向客戶端發送如下信息
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送
服務端握手結束通知
OpenSSLy開源項目
三個組件：
openssl:多用途的命令行工具，包openssl
libcrypto:加密算法庫，包openssl-libs
libssl:加密模塊應用庫，實現了ssl及tls，包nss
openssl 命令：
兩種運行模式：交互模式和批處理模式
openssl version ：程序版本號
標準命令、消息摘要命令、加密命令
標準命令：enc, ca, req, …
對稱加密：
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] /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
生成隨機數
openssl rand -base64 | -hex NUM
NUM: 表示字節數；-hex 時，每個字符為十六進制，相當于4位二進制，出現的字符數為NUM*2
-base64 Perform base64 encoding on the output. （進行base64編碼輸出）
-hex Show the output as a hex string. （將輸出顯示為十六進制字符串）
公鑰加密
算法：RSA, ELGamal
工具：gpg, openssl rsautl（man rsautl）
數字簽名：
算法：RSA, DSA, ELGamal
密鑰交換：
算法：dh
DSA: Digital Signature Algorithm （數字信號運算法則）
DSS：Digital Signature Standard （數字簽名標準）
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
隨機數生成器：偽隨機數字
/dev/random：僅從熵池返回隨機數；隨機數用盡，阻塞
/dev/urandom：從熵池返回隨機數；隨機數用盡，會利用軟件生成偽隨機數，非阻塞
CA和證書
PKI: Public Key Infrastructure（公鑰基礎設施）
是一種遵循既定標準的秘鑰管理平臺，它能夠為所有網絡應用提供加密和數字簽名等密碼服務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建立的提供安全服務的基礎設施。PKI技術是信息安全技術的核心，也是電子商務的關鍵和基礎技術。
完整的PKI系統必須具有權威認證機構(CA)、數字證書庫、密鑰備份及恢復系統、證書作廢系統、應用接口（API）等基本構成部分，構建PKI也將圍繞著這五大系統來著手構建。
PKI的基礎技術包括加密，數字簽名，數據完整機制，數字信封，雙重數字簽名等。
簽證機構：CA (Certification Authority)
用戶在注冊機構注冊證書，CA就會簽發用戶的公鑰認證，并且和申請者的信息綁定在一起并且簽名后，以證書形式發給申請者，然后在本地的證書存取庫備份。
注冊機構：RA (Registration Authority)
一般用戶都是在這里注冊證書。
證書吊銷列表：CRL (Certificate Revocation List)
如果用戶私鑰丟失，必須要申請吊銷證書，否則可能會被別人冒名頂替。
證書存取庫：
所有發出的證書都會在這里存一份，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證書撤銷。
X.509 ：定義了證書的結構以及認證協議標準
版本號：標識證書的版本
序列號：標識證書的唯一證書，類似于身份證
簽名算法ID：證書的算法標識
發行者名稱：證書頒發這的可識別名
有效期限：證書有效的時間段
主體名稱：證書擁有著的可識別名
主體公鑰：關鍵部分
發行者的唯一標識：證書頒發者的唯一標識符
主體的唯一標識：證書擁有者的唯一標識符
擴展信息
發行者的簽名：證書頒發者對證書的簽名，上述整個內容做單向加密，得到的特征碼用自己私鑰加密，并附加到后面，用來生產發行者的簽名
證書獲取
證書類型：
證書授權機構的證書
服務器
用戶證書
獲取證書兩種方法：
使用證書授權機構
生成簽名請求（csr）
將csr 發送給CA
從CA 處接收簽名
自簽名的證書
自已簽發自己的公鑰
搭建CA和申請證書
1.創建私有CA：
在確定配置為CA的服務上生成一個自簽證書，并為CA提供所需要的目錄及文件即可
三種策略：
匹配：申請填寫的信息必須和CA設置信息一致
支持：必須填寫這項申請信息
可選：可寫可不寫
自簽證書，生成私鑰
生成自簽名證書
-new：生成新證書簽署請求
-x509：生成自簽格式證書，專用于創建私有CA時
-key：生成請求時用到的私有文件路徑
-out：生成的請求文件路徑；如果自簽操作將直接生成簽署過的證書
-days：證書的有效時長，單位是天 （不寫默認為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 #個人或主機名
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
生成證書索引數據庫文件
[root@localhost /etc/pki/CA]#echo 01 > /etc/pki/CA/serial
制定第一個頒發證書的序列號
要用到證書進行安全通信的服務器，需要向CA請求簽署證書
（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 []:www.admin@Rookie.com
注意：默認國家，省，公司名稱三項必須和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 []:
將請求通過可靠方式發送給CA主機
在CA主機上簽署證書
[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（在使用證書的主機執行）
[root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -noout -serial -subject
CA主機吊銷證書
先根據客戶提交的serial和subject信息，對比其與本機數據庫index.txt中存儲的是否一致
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；
生成吊銷證書的吊銷編號（第一次吊銷證書時執行）
[root@localhost ~]#echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber
更新證書吊銷列表
[root@localhost ~]## openssl ca -gencrl -out thisca.crl
