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断断续续接触过加密通讯的一些场景, 随着近两年安全的普及,建站使用https也成为标配.

混合加密机制(HTTPS)

结合了非对称加密和对称加密，公钥私钥主要用于传输对称加密的秘钥，真正的双方大数据量通讯都是通过对称加密进行。

先用非对称加密协商一个临时的对称加密密钥（会话密钥），然后双方再通过对称密钥对传递的大量数据进行加解密处理。

SSL规范:

  • 预主密钥
  • 主密钥
  • PRF伪随机数函数算法
  • 密钥协商算法ECDHE
    • TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256

流程如下:

客户端 服务端 通讯内容
Client Hello TLS版本,候选加密套件，候选压缩算法，随机数用于之后协商对称密钥
Server Hello 选择使用的协议版本、加密套件、压缩算法，及随机数
Server Hello Done 发送服务端证书
验证证书：用本地CA公钥验证
Client Key Exchange 之后产生随机数Pre-master,发送Client Key Exchange,用证书公钥加密
Pre-master 通过三个随机数:自己的、对方的和Pre-master，在客户端和服务端产生相同的对称密钥
Change Cipher Spec
Encrypted Handshake Message 发送协商好的参数并用协商密钥加密，用于数据和握手验证
Change Cipher Spec + Encrypted Handshake Message

避免重放和篡改： 引入timestamp和nonce随机数。

SSL证书

有以下2个作用:

  • 验证网站的唯一性 (保证访问者不是在一个伪造的站点)
  • 加密传输的数据

互联网SSL证书

按信任等级由低到高为:

  • 域名型SSL证书（DV SSL）/ Domain Validation: 等级普通,只验证域名所有权/网站的真实性
  • 企业型SSL证书（OV SSL）/ Organization Validation: 等级高,需要验证企业身份和审核
  • 增强型SSL证书（EV SSL）/ Extended Validation : 等级最高,一遍用于银行证券等金融机构,会显示为绿色网址栏

证书类型也可以分为:Single/Wildcard/Multi-Domain 三种类型.

SSL单向认证和SSL双向认证

  • SSL单向认证只要求站点部署了ssl证书就行，任何用户都可以去访问(IP被限制除外等)，只是服务端提供了身份认证。一般Web应用都是采用SSL单向认证的
  • 双向认证则是需要服务端与客户端提供身份认证，只能是服务端允许的客户能去访问，安全性相对于要高一些。

通配符证书/Wild Card Certificates

在host包含来匹配多个子域名, 但只可以匹配一级子域名.

SAN/Subject Alternative Name也可以包含通配符主机名.

证书实战

mkcert

最简单的生成证书方式, 可用于开发测试环境

mkcert -install
mkcert example.com '*.example.org' 127.0.0.1

openssl使用

# Ubuntu生成自签名服务端证书和私钥
openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout /home/xulz/certs/server.key -out /home/xulz/certs/server.crt

# 生成证书和密钥到一个文件
openssl req -x509 -nodes -days 365 -new -keyout /home/xulz/certs/mail.pem -out /home/xulz/certs/mail.pem

#key和cert分开创建
openssl genrsa 2048 -out key.pem
openssl req -x509 -nodes -days 365 -new -key key.pem -out cert.pem

# 其他命令示例
# 产生私钥
openssl genrsa  -aes256 4096 -out key.pem

# 产生不被密码保护的密钥
openssl genrsa 4096 -out key.pem

# 使用新版genpkey命令
openssl genpkey -algorithm RSA -out key.pem -aes-256-cbc -pkeyopt rsa_keygen_bits:4096

# 改用更强算法加密
openssl pkcs12 -in weak.p12 -nodes -out decrypted.pem
openssl pkcs12 -export -in decrypted.pem -keypbe AES-128-CBC -certpbe AES-128-CBC -out strong.p12

# 测试SSL server
openssl s_client -connect ssl.xulizhao.com:443

openssl req命令行参数

  • -new new request.
  • -out arg output file
  • -nodes don’t encrypt the output key
  • -x509 output a x509 structure instead of a cert. req.
  • -days number of days a certificate generated by -x509 is valid for.
  • -keyout arg file to send the key to
  • -key file use the private key contained in file

openssl genpkey [-out filename] [-outform PEM|DER] [-pass arg] [-cipher] [-engine id] [-paramfile file] [-algorithm alg] [-pkeyopt opt:value] [-genparam] [-text]

openssl genrsa [-out filename] [-passout arg] [-des] [-des3] [-idea] [-f4] [-3] [-rand file(s)] [-engine id] [numbits]

keytool

Linux/Mac中OpenSSL的证书和密钥管理工具

# 产生密钥对
keytool -genkeypair -alias test123 -keystore test123.pfx -storepass test123 -validity 365 - keyalg RSA -keysize 2048 -storetype pkcs12

# java证书管理
# 列出证书信息和别名
keytool -list -v -keystore cacerts

# 证书导入
keytool -import -alias foo -file certfile.cer -keystore publicKey.store
# 把其他jks导入已有jks,比如cacerts
keytool -importkeystore -srckeystore source.jks -destkeystore dest.jks

目录服务

开源服务:

keytool -genkey -keyalg "RSA" -dname "cn=zanzibar, ou=ApacheDS, o=ASF, c=US" -alias zanzibar -keystore zanzibar.ks -storepass secret -validity 730

docker cp zanzibar.ks demo:/usr/local/java/jre/lib/security/
docker exec -ti demo bash
cd  /usr/local/java/jre/lib/security/
../../bin/keytool -importkeystore -srckeystore zanzibar.ks -destkeystore cacerts  # changeit

Misc

工具

扩展阅读

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