安全协议
SSL: Secure Socket Layer
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。
分层设计：
1、最底层：基础算法原语的实现，aes, rsa, md5
2、向上一层：各种算法的实现
3、再向上一层：组合算法实现的半成品
4、用各种组件拼装而成的各种成品密码学协议软件
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，安全套接层），及其继任者TLS（Transport Layer Security，传输层安全）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。
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
OpenSSL
OpenSSL由三部分组成：libencrypto库，libssl库，openssl多用途命令行工具。
OpenSSL是网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。
OpenSSL是一个强大的安全套接字层密码库，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，它还是一个多用途的、跨平台的密码工具。
SSL是Secure Sockets Layer（安全套接层协议）的缩写，可以在Internet上提供秘密性传输。Netscape公司在推出第一个Web浏览器的同时，提出了SSL协议标准。其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性,可在服务器端和用户端同时实现支持。已成为Internet上保密通讯的工业标准。安全套接层协议能使用户/服务器应用之间的通信不被攻击者窃听，并且始终对服务器进行认证，还可选择对用户进行认证。
SSL协议要求建立在可靠的传输层协议(TCP)之上。SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立无关的，高层的应用层协议(例如：HTTP，FTP，TELNET等)能透明地建立于SSL协议之上。
SSL协议在应用层协议通信之前就已经完成加密算法、通信密钥的协商及服务器认证工作。在此之后应用层协议所传送的数据都会被加密，从而保证通信的私密性。
通过以上叙述，SSL协议提供的安全信道有以下三个特性：
1、数据的保密性信息加密就是把明码的输入文件用加密算法转换成加密的文件以实现数据的保密。加密的过程需要用到密钥来加密数据然后再解密。没有了密钥，就无法解开加密的数据。数据加密之后，只有密钥要用一个安全的方法传送。加密过的数据可以公开地传送。
2、数据的完整性加密也能保证数据的一致性。例如:消息验证码（MAC），能够校验用户提供的加密信息，接收者可以用MAC来校验加密数据，保证数据在传输过程中没有被篡改过。
3、安全验证加密的另外一个用途是用来作为个人的标识，用户的密钥可以作为他的安全验证的标识。SSL是利用公开密钥的加密技术（RSA）来作为用户端与服务器端在传送机密资料时的加密通讯协定。
基本功能：
OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分：密码算法库、SSL协议库以及应用程序。OpenSSL的目录结构自然也是围绕这三个功能部分进行规划的。
作为一个基于密码学的安全开发包，OpenSSL提供的功能相当强大和全面，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。
OpenSSL的应用程序已经成为了OpenSSL重要的一个组成部分。如OpenCA，就是完全使用OpenSSL的应用程序实现的。OpenSSL的应用程序是基于OpenSSL的密码算法库和SSL协议库写成的。
OpenSSL的应用程序主要包括密钥生成、证书管理、格式转换、数据加密和签名、SSL测试以及其它辅助配置功能。
辅助功能：
BIO机制是OpenSSL提供的一种高层IO接口，该接口封装了几乎所有类型的IO接口，如内存访问、文件访问以及Socket等。这使得代码的重用性大幅度提高，OpenSSL提供API的复杂性也降低了很多。
OpenSSL对于随机数的生成和管理也提供了一整套的解决方法和支持API函数。随机数的好坏是决定一个密钥是否安全的重要前提。
OpenSSL还提供了其它的一些辅助功能，如从口令生成密钥的API，证书签发和管理中的配置文件机制等等。
特点：
OpenSSL采用C语言作为开发语言，这使得OpenSSL具有优秀的跨平台性能，这对于广大技术人员来说是一件非常美妙的事情，可以在不同的平台使用同样熟悉的东西。OpenSSL支持Linux、Windows、BSD、Mac、VMS等平台，这使得OpenSSL具有广泛的适用性。
（1）在通信之前，服务器端通过加密算法生成一对密钥，并把其公钥发给CA申请数字证书。
（2）CA审核后，结合服务端发来的相关信息生成数字证书，并把该数字证书发回给服务器端。
（3）客户端和服务器端经tcp三次握手，建立初步连接。
（4）客户端发送http报文请求并协商使用哪种加密算法。
（5）服务端响应报文并把自身的数字签名发给服务端。
（6）客服端下载CA的公钥，验证其数字证书的拥有者是否是服务器端（这个过程可以得到服务器端的公钥）。（一般是客户端验证服务端的身份，服务端不用验证客户端的身份。）
（7）如果验证通过，客户端生成一个随机对称密钥，用该密钥加密要发送的URL链接申请，再用服务器端的公钥加密该密钥.
（8）把加密的密钥和加密的URL链接一起发送到服务器。
（9）服务器端使用自身的私钥解密，获得一个对称密钥，再用该对称密钥解密经加密的URL链接，获得URL链接申请。
（10）服务器端根据获得的URL链接取得该链接的网页，并用客户端发来的对称密钥把该网页加密后发给客户端。
（11）客户端收到加密的网页，用自身的对称密钥解密，就能获得网页的内容了。
（12）TCP四次挥手，通信结束。
以上可概括为：
客户端向服务器端索要并验证证书
双方协商生成“会话秘钥”
双方采用“会话秘钥”并进行加密通信
第一阶段：
支持的协议版本，如tls1.2
客户端生成一个随机数，稍后用户会生成“会话密匙”
支持的加密算法，如AES 3DES RSA
支持的压缩算法
第二阶段：
确认使用的加密通信协议版本，如tls1.2
服务器端生成一个随机数，稍后用于生成“会话密匙”
确认使用的加密算法
服务器证书
第三阶段：
验证服务器证书，在确认无误后取其公钥（发证机构 证书完整性 证书持有者 证书有效期 吊销列表）
发送以下信息给服务器端
一个随机数
编码变更通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
客户端握手结束通知
第四阶段：
收到客户端发来的第三个随机数后，计算生成本次会话所有的“会话密匙”
向客户端发送如下信息
编码变更通知，表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送
服务端握手结束通知
OpenSSLy开源项目
三个组件：
openssl:多用途的命令行工具，包openssl
libcrypto:加密算法库，包openssl-libs
libssl:加密模块应用库，实现了ssl及tls，包nss
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
加密
加密：openssl enc -e -des3 -a -salt -in testfile -out testfile.cipher
-out the output filename, standard output by default. （默认输出文件名）
解密
解密：openssl enc -d -des3 -a -salt -in testfile.cipher -out testfile
单向加密
工具：md5sum, sha1sum, sha224sum,sha256sum…
openssl dgst
dgst命令：
openssl dgst -md5 [-hex 默认] /PATH/SOMEFILE
openssl dgst -md5 testfile
md5sum /PATH/TO/SOMEFILE
生成用户密码
openssl passwd -1 -salt SALT(最多8 位)
openssl passwd -1 -salt centos
生成随机数
openssl rand -base64 | -hex NUM
NUM: 表示字节数；-hex 时，每个字符为十六进制，相当于4位二进制，出现的字符数为NUM*2
-base64 Perform base64 encoding on the output. （进行base64编码输出）
-hex Show the output as a hex string. （将输出显示为十六进制字符串）
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 （数字信号运算法则）
DSS：Digital Signature Standard （数字签名标准）
RSA：
生成私钥
openssl genrsa -out /PATH/TO/PRIVATEKEY.FILE NUM_BITS(umask 077; openssl genrsa -out test.key -des 2048)
从私钥中提取出公钥
openssl rsa -in PRIVATEKEYFILE -pubout -out PUBLICKEYFILE
Openssl rsa -in test.key -pubout -out test.key.pub
随机数生成器：伪随机数字
/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
CA和证书
PKI: Public Key Infrastructure（公钥基础设施）
是一种遵循既定标准的秘钥管理平台，它能够为所有网络应用提供加密和数字签名等密码服务及所必须的密钥和证书管理体系，PKI就是利用公钥理论和技术建立的提供安全服务的基础设施。PKI技术是信息安全技术的核心，也是电子商务的关键和基础技术。
完整的PKI系统必须具有权威认证机构(CA)、数字证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废系统、应用接口（API）等基本构成部分，构建PKI也将围绕着这五大系统来着手构建。
PKI的基础技术包括加密，数字签名，数据完整机制，数字信封，双重数字签名等。
签证机构：CA (Certification Authority)
用户在注册机构注册证书，CA就会签发用户的公钥认证，并且和申请者的信息绑定在一起并且签名后，以证书形式发给申请者，然后在本地的证书存取库备份。
注册机构：RA (Registration Authority)
一般用户都是在这里注册证书。
证书吊销列表：CRL (Certificate Revocation List)
如果用户私钥丢失，必须要申请吊销证书，否则可能会被别人冒名顶替。
证书存取库：
所有发出的证书都会在这里存一份，如果丢失证书可以在这里得到，如果丢失私钥那么只能申请证书撤销。
X.509 ：定义了证书的结构以及认证协议标准
版本号：标识证书的版本
序列号：标识证书的唯一证书，类似于身份证
签名算法ID：证书的算法标识
发行者名称：证书颁发这的可识别名
有效期限：证书有效的时间段
主体名称：证书拥有着的可识别名
主体公钥：关键部分
发行者的唯一标识：证书颁发者的唯一标识符
主体的唯一标识：证书拥有者的唯一标识符
扩展信息
发行者的签名：证书颁发者对证书的签名，上述整个内容做单向加密，得到的特征码用自己私钥加密，并附加到后面，用来生产发行者的签名
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
搭建CA和申请证书
1.创建私有CA：
在确定配置为CA的服务上生成一个自签证书，并为CA提供所需要的目录及文件即可
三种策略：
匹配：申请填写的信息必须和CA设置信息一致
支持：必须填写这项申请信息
可选：可写可不写
自签证书，生成私钥
生成自签名证书
-new：生成新证书签署请求
-x509：生成自签格式证书，专用于创建私有CA时
-key：生成请求时用到的私有文件路径
-out：生成的请求文件路径；如果自签操作将直接生成签署过的证书
-days：证书的有效时长，单位是天 （不写默认为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 #国家
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 #部门
Common Name (eg, your name or your server"s hostname) []:CA.dalong.com #个人或主机名
Email Address []: #邮箱地址
[root@www ~]# ll /etc/pki/CA/cacert.pem #生成的自签证书
-rw-r--r--. 1 root root 964 Jul 16 17:57 /etc/pki/CA/cacert.pem
为CA提供所需的文件
[root@localhost /etc/pki/CA]#touch index.txt
生成证书索引数据库文件
[root@localhost /etc/pki/CA]#echo 01 > /etc/pki/CA/serial
制定第一个颁发证书的序列号
要用到证书进行安全通信的服务器，需要向CA请求签署证书
（以httpd为例）
[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 （用来保存证书和私钥）
生成私钥
[root@localhost /web/ssl]#(umask 0077;openssl genrsa -out httpd_ key.pem)
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus
..........................++++++
......................++++++
e is 65537 (0x10001)
生成证书签署请求
[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：默认国家，省，公司名称三项必须和CA一致
Please enter the following "extra" attributes 可输入以下额外属性（可省略）
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:
将请求通过可靠方式发送给CA主机
在CA主机上签署证书
[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
吊销证书
客户端获取要吊销的证书的serial（在使用证书的主机执行）
[root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -noout -serial -subject
CA主机吊销证书
先根据客户提交的serial和subject信息，对比其与本机数据库index.txt中存储的是否一致
吊销
[root@localhost ~]#openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/SERIAL.pem其中的SERIAL要换成证书真正的序列号；
生成吊销证书的吊销编号（第一次吊销证书时执行）
[root@localhost ~]#echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber
更新证书吊销列表
[root@localhost ~]## openssl ca -gencrl -out thisca.crl
