首先，是大家都懂的事情

有多种加密算法可以选择：RC4, 3DES, AES 首先需要生成key和iv

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openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -k password -P

会生成密钥和iv:

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key=9F86D081884C7D659A2FEAA0C55AD015A3BF4F1B2B0B822CD15D6C15B0F00A08
iv =206DFC4E0335FA0AD986B9C1942DD653

用密钥来加密文件，然后传给对方：

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openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -in message.txt -out message.txt.enc -base64 -K 9F86D081884C7D659A2FEAA0C55AD015A3BF4F1B2B0B822CD15D6C15B0F00A08 -iv 206DFC4E0335FA0AD986B9C1942DD653

对方收到这个后，需要用相同的密钥来解密：

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openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -d -in message.txt.enc -base64 -K 9F86D081884C7D659A2FEAA0C55AD015A3BF4F1B2B0B822CD15D6C15B0F00A08 -iv 206DFC4E0335FA0AD986B9C1942DD653

讲一个故事：

  • 张三对李四说: 我要给你一些东西，但是不能让别人知道是什么，所以我会把东西发放在一个箱子里，然后用钥匙锁上，你收到箱子后，用钥匙打开。因为这把钥匙只有我们俩有，所以别人拿到箱子，也没用。
  • 李四：可是钥匙你怎么给我？
  • 张三：我找个邮差把钥匙寄给你呗。
  • 李四：那钥匙中途被人拿去又配了一副怎么办？
  • 张三：。。。

可以看出，这种方法的一个前提条件是，双方要共享同一个密钥。但如何把密钥安全得发送给对方呢？如果第三方也知道了密钥，就可以破解传输得信息了。

如何产生用密码保护的非对称密钥对

在继续我们的故事前，先学习知识。

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openssl genrsa -des3 -out ca.key 4096

此时产生的文件ca.key里实际上包含了密钥和公钥，可以用如下命令来读出密钥的信息：

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openssl rsa -inform PEM -in ./ca.key -text -noout

但因为这个文件是用密码保护的，没办法直接读出公钥的信息，可以用间接的方法，首先把公钥从文件里独立出来，然后再读取公钥的信息：

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openssl rsa -in ca.key -pubout -out ca_pub.pem
openssl rsa -inform PEM -pubin -in ./ca_pub.pem -text -noout

这样你就有了一对密钥，公钥加密的信息，只能用私钥解密：

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openssl rsautl -encrypt -in message -pubin -inkey ca_pub.pem  -out message_enc
openssl rsautl -decrypt -in message_enc -inkey ca.key

这种加密方式，叫做非对称加密，之前讲过的加密方法，只有一个密钥，叫做对称加密。公钥可以发送给别人，用来认证和保护你们之间的通信。只要我们能得到对方的公钥，就可以安全的发送通信给持有私钥的一方了。

如何传输密钥

继续我们的故事。

  • 张三：这样吧，你把你的公钥邮寄给我，我用你的公钥把我的钥匙锁在箱子里发给你，就算中途有人拿到了箱子，他没有密钥，就没办法打开箱子。你只要把密钥保存好就行。
  • 三天后，邮差上门，叮咚：你好，这是李四寄给你的东西。
  • 张三：谢谢。我现在就用这个公钥锁上密钥发给李四，我可真是太聪明了。等等，，，我怎么知道这把公钥一定是李四发给我的？要是不是李四发的，那我把钥匙锁在里面，被人拿到，然后我再用这把钥匙发出的东西，不就被人知道了么。这可怎么办呢。

我们来看下张三面临的问题：他收到一份文件，但不能确定这份文件是不是李四发来的，或者在途中有没有被人改过。解决这个问题，就么用到签名了。

签名

非对称加密中，是用私钥来生成签名，公钥来验证签名。 签名的作用是证明有二：

  1. 证明被签名的文件确实是由持有密钥的人签名的
  2. 证明被签名的文件内容是没有被篡改过的

把要签名的文件内容先做Hash，然后再用密钥加密，得到的就是签名文件。

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openssl dgst -sha256 -sign ca.key -out hello.sha256 hello
openssl base64 -in hello.sha256 -out hello.sign
rm hello.sha256

收到文件和签名的人，用公钥解密签名，如果能够成功，就证明这个签名确实是用对应的密钥加密的。之后再对文件做Hash，和解密的结果两相对照，如果内容一致，就证明文件的内容是没有被改过的了。

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openssl base64 -d -in hello.sign -out hello.sha256
openssl dgst -sha256 -verify ca_pub.pem -signature hello.sha256 hello
rm hello.sha256

所以，非对称加密相对于对称加密的最大区别，就是能够验证某些信息，确实是持有私钥的人生成的，没有被篡改过。如果你能信任这个人，你就能信任这些信息。

是时候呼唤我们的朋友出场了。

回到之前的例子：张三和李四有一个共同的朋友小明,这个朋友有一个技能，会做蜡封，他做的蜡封，别人无法仿造，而且张三和李四都认识小明做的蜡封。 于是，李四为了把公钥交给张三，一天，他去找小明。

  • 李四：我把我的公钥放在了一个信封里，想请你给给做一个蜡封。为了保证信封不被调包，请你来我家做这个蜡封。
  • 于是小明就来到李四的家在信封上做了一个蜡封。
  • 之后，李四叫来了邮差，请他把信封送给张三.
  • 当张三受到这个信封，首先，他看到信封上有小明的蜡封，这个蜡封没有别人会做，所以张三知道，信封里的信息，是小明确认过的。那么会不会在传递过程中，有人把内容调包了呢？也不会，因为如果有人打开信封，就会破坏掉蜡封，因此只要检查蜡封是完整的，就能排除掉这种可能。
  • 现在，张三打开信封，里面有一份信和一份公钥，信上写着，这是李四的公钥。这样，张三就可以放心的用这个公钥来把密钥传给李四了。

在实际场景中，这个共同的朋友小明就是CA，放着公钥的信封，就是证书，而蜡封就是签名。

把这些结合起来

  • 首先小明创建自己的非对称密钥对：

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    openssl genrsa -des3 -out ca.key 2048
openssl rsa -in ca.key -pubout -out ca_pub.pem

    然后把自己的公钥用自己的私钥加上签名变成证书，这个证书，我们叫它根证书，之后有用。

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    openssl req -new -x509 -days 1826 -key ca.key -out ca.crt

    可以用如下命令来读取证书的内容：

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    openssl x509 -in ca.crt -text

  • 李四现在产生自己的密钥对：

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    openssl genrsa -des3 -out server.key 2048

    下面两条命令，是让小明用自己的私钥来为李四的公钥加上签名，变成一个证书：

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    openssl req -new -out server.csr -key server.key
openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 360

    现在，李四手里有了一个私钥，这个东西他要好好保存，还有一个证书，里面包含了他的公钥以及小明的签名。李四叫来邮差，请他把证书送给张三。

  • 张三的家： 从邮差的手里接过李四的证书，张三给小明打电话。

    • 张三：我现在收到李四的证书，我怎么证明确实是李四发给我的？
    • 小明：我这里有一份根证书，里面含有我自己的公钥，你用它就能够验证所有由我签发的证书。

    于是小明亲自跑了一趟，把这份公钥交给了张三。现在张三可以用小明的根证书来验证李四的证书了：

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    openssl verify -CAfile ca.crt  server.crt

  • 生成并分发通信用的密钥： 张三可以放心的用李四发来的证书加密通信密钥了：

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    openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -k password -P > aes.key
openssl x509 -in server.crt -pubkey  -noout > server_pub.pem
openssl rsautl -encrypt -in aes.key -pubin -inkey server_pub.pem  -out aes.key.enc

    将加密后的通信密钥发给李四，李四收到后用自己保存的密钥来解密：

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    openssl rsautl -decrypt -in aes.key.enc -inkey server.key

    通过以上这些步骤，张三和李四终于可以放心的发送任何他们想传递的信息了。

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    openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -in message.txt -out message.txt.enc -base64 -K 9F86D081884C7D659A2FEAA0C55AD015A3BF4F1B2B0B822CD15D6C15B0F00A08 -iv 206DFC4E0335FA0AD986B9C1942DD653

    对方收到这个后，需要用相同的密钥来解密：

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    openssl enc -nosalt -aes-256-cbc -d -in message.txt.enc -base64 -K 9F86D081884C7D659A2FEAA0C55AD015A3BF4F1B2B0B822CD15D6C15B0F00A08 -iv 206DFC4E0335FA0AD986B9C1942DD653

原来你想说的是这个啊。

打开浏览器，连接某一个网站，请输入你的银行卡密码。

  • 浏览器：天哪，这种东西，万一被人知道了怎么办。
  • 网站：没关系，你生成一个临时的密钥，发给我，我们之后的通信都是加密的，不会有别人知道的。
  • 浏览器：你说的不就是TLS么，咱懂啊，开始吧。
  • 浏览器：你好，我能支持TLS.
  • 网站：那好，我把我的证书发给你。
  • 浏览器：看一下这个证书，恩，是DigiCert签的，我有DigiCert的根证书，拿来检查下，没错，证书是对的。好，我现在生成临时的通信密钥，然后用网站的证书里公钥加密，发给网站。
  • 网站：收到浏览器加密的通信密钥了，用我的私钥解密，恩成功，好，现在可以开始愉快的聊天了。

好了，你现在懂TLS了。

如何自己签根证书

  1. 创建CA根私钥文件，用这个文件可以生成对应的根公钥文件和根证书文件，但一般公钥文件不会单独存在，因为从私钥里随时可以产生公钥，所以要么使只有私钥文件，要么

是把公钥放在证书里。

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openssl genrsa -des3 -out ca/private/cakey.pem 4096 -config ./openssl.cnf
  1. 生成CA根证书：
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openssl req -x509 -new -key ca/private/cakey.pem -out ca/cacert.crt -days 36500 -config ./openssl.cnf
  1. 创建二级CA私钥：
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openssl genrsa -des3 -out TCHtestkey.pem 2048 -config ./openssl.cnf
  1. 创建二级CA证书请求文件
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openssl  req -new -key TCHtestkey.pem -out TCHtest.csr -config ./openssl.cnf
  1. 用CA根证书和CA根私钥来签二级CA证书请求文件，生成二级CA证书
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openssl x509 -req -in TCHtest.csr -CA ca/cacert.crt -CAkey ca/private/cakey.pem -CAcreateserial -out TCHtest.crt -days 3650

  1. 把这个二级证书变为hash的名字，分发给client

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    cp TCHtest.crt $(openssl x509 -hash -noout -in TCHtest.crt).0

  2. 当我有一个个人网站，为网站生成一个密钥，并用二级证书来为这个密钥签一个证书

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openssl genrsa -des3 -out test-bj.technicolor.com.pem 2048 -config ./openssl.cnf
openssl  req -new -key test-bj.technicolor.com.pem -out test-bj.technicolor.csr -config ./openssl.cnf
openssl x509 -req -in test.bj.tch.csr -CA TCHtest.crt -CAkey TCHtestkey.pem -CAcreateserial -out test.bj.tch.crt -days 3650

可以用如下命令去掉密钥的密码保护：

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openssl rsa -in test.bj.tch.pem -out test.bj.tch.pem

  1. client访问我的网站，网站会把server.crt发送给client，client收到后，用自己以及收到的二级CA证书来校验，校验通过，client就可以信任这个网站了。

  2. client生成一个对称密钥key，然后用收到的证书server.crt来加密，生成key.enc，然后把key.enc发送回server。serve收到后，用自己的密钥server.key来解密，

如果能成功，server就得到了key，然后server和client就可以利用key来通信了。