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使用 OpenSSL 加密和解密文件
加密是對消息進行編碼的一種方法，這樣可以保護消息的內容免遭他人窺視。一般有兩種類型：
- 密鑰加密或對稱加密
- 公鑰加密或非對稱加密
密鑰加密 使用相同的密鑰進行加密和解密，而 公鑰加密 使用不同的密鑰進行加密和解密。每種方法各有利弊。密鑰加密速度更快，而公鑰加密更安全，因為它解決了安全共享密鑰的問題，將它們結合在一起可以最大限度地利用每種類型的優勢。
公鑰加密
公鑰加密使用兩組密鑰，稱為密鑰對。一個是公鑰，可以與你想要秘密通信的任何人自由共享。另一個是私鑰，應該是一個秘密，永遠不會共享。
公鑰用於加密。如果某人想與你交流敏感信息，你可以將你的公鑰發送給他們，他們可以使用公鑰加密消息或文件，然後再將其發送給你。私鑰用於解密。解密發件人加密的消息的唯一方法是使用私鑰。因此，它們被稱為「密鑰對」，它們是相互關聯的。
如何使用 OpenSSL 加密文件
OpenSSL 是一個了不起的工具，可以執行各種任務，例如加密文件。本文使用安裝了 OpenSSL 的 Fedora 計算機。如果你的機器上沒有，則可以使用軟體包管理器進行安裝：
alice $ cat /etc/fedora-release
Fedora release 33 (Thirty Three)
alice $
alice $ openssl version
OpenSSL 1.1.1i FIPS 8 Dec 2020
alice $
要探索文件加密和解密，假如有兩個用戶 Alice 和 Bob，他們想通過使用 OpenSSL 交換加密文件來相互通信。
步驟 1：生成密鑰對
在加密文件之前，你需要生成密鑰對。你還需要一個 密碼短語 ，每當你使用 OpenSSL 時都必須使用該密碼短語，因此務必記住它。
Alice 使用以下命令生成她的一組密鑰對：
alice $ openssl genrsa -aes128 -out alice_private.pem 1024
此命令使用 OpenSSL 的 genrsa 命令生成一個 1024 位的公鑰/私鑰對。這是可以的，因為 RSA 演算法是不對稱的。它還使用了 aes128 對稱密鑰演算法來加密 Alice 生成的私鑰。
輸入命令後，OpenSSL 會提示 Alice 輸入密碼，每次使用密鑰時，她都必須輸入該密碼：
alice $ openssl genrsa -aes128 -out alice_private.pem 1024
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus (2 primes)
..........+++++
..................................+++++
e is 65537 (0x010001)
Enter pass phrase for alice_private.pem:
Verifying - Enter pass phrase for alice_private.pem:
alice $
alice $
alice $ ls -l alice_private.pem
-rw-------. 1 alice alice 966 Mar 22 17:44 alice_private.pem
alice $
alice $ file alice_private.pem
alice_private.pem: PEM RSA private key
alice $
Bob 使用相同的步驟來創建他的密鑰對：
bob $ openssl genrsa -aes128 -out bob_private.pem 1024
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus (2 primes)
..................+++++
............................+++++
e is 65537 (0x010001)
Enter pass phrase for bob_private.pem:
Verifying - Enter pass phrase for bob_private.pem:
bob $
bob $ ls -l bob_private.pem
-rw-------. 1 bob bob 986 Mar 22 13:48 bob_private.pem
bob $
bob $ file bob_private.pem
bob_private.pem: PEM RSA private key
bob $
如果你對密鑰文件感到好奇，可以打開命令生成的 .pem 文件，但是你會看到屏幕上的一堆文本：
alice $ head alice_private.pem
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY--Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info: AES-128-CBC,E26FAC1F143A30632203F09C259200B9
pdKj8Gm5eeAOF0RHzBx8l1tjmA1HSSvy0RF42bOeb7sEVZtJ6pMnrJ26ouwTQnkL
JJjUVPPHoKZ7j4QpwzbPGrz/hVeMXVT/y33ZEEA+3nrobwisLKz+Q+C9TVJU3m7M
/veiBO9xHMGV01YBNeic7MqXBkhIrNZW6pPRfrbjsBMBGSsL8nwJbb3wvHhzPkeM
e+wtt9S5PWhcnGMj3T+2mtFfW6HWpd8Kdp60z7Nh5mhA9+5aDWREfJhJYzl1zfcv
Bmxjf2wZ3sFJNty+sQVajYfk6UXMyJIuWgAjnqjw6c3vxQi0KE3NUNZYO93GQgEF
pyAnN9uGUTBCDYeTwdw8TEzkyaL08FkzLfFbS2N9BDksA3rpI1cxpxRVFr9+jDBz
alice $
要查看密鑰的詳細信息，可以使用以下 OpenSSL 命令打開 .pem 文件並顯示內容。你可能想知道在哪裡可以找到另一個配對的密鑰，因為這是單個文件。你觀察的很細緻，獲取公鑰的方法如下：
alice $ openssl rsa -in alice_private.pem -noout -text
Enter pass phrase for alice_private.pem:
RSA Private-Key: (1024 bit, 2 primes)
modulus:
00:bd:e8:61:72:f8:f6:c8:f2:cc:05:fa:07:aa:99:
47:a6:d8:06:cf:09:bf:d1:66:b7:f9:37:29:5d:dc:
c7:11:56:59:d7:83:b4:81:f6:cf:e2:5f:16:0d:47:
81:fe:62:9a:63:c5:20:df:ee:d3:95:73:dc:0a:3f:
65:d3:36:1d:c1:7d:8b:7d:0f:79:de:80:fc:d2:c0:
e4:27:fc:e9:66:2d:e2:7e:fc:e6:73:d1:c9:28:6b:
6a:8a:e8:96:9d:65:a0:8a:46:e0:b8:1f:b0:48:d4:
db:d4:a3:7f:0d:53:36:9a:7d:2e:e7:d8:f2:16:d3:
ff:1b:12:af:53:22:c0:41:51
publicExponent: 65537 (0x10001)
<< 截斷 >>
exponent2:
6e:aa:8c:6e:37:d0:57:37:13:c0:08:7e:75:43:96:
33:01:99:25:24:75:9c:0b:45:3c:a2:39:44:69:84:
a4:64:48:f4:5c:bc:40:40:bf:84:b8:f8:0f:1d:7b:
96:7e:16:00:eb:49:da:6b:20:65:fc:a9:20:d9:98:
76:ca:59:e1
coefficient:
68:9e:2e:fa:a3:a4:72:1d:2b:60:61:11:b1:8b:30:
6e:7e:2d:f9:79:79:f2:27:ab:a0:a0:b6:45:08:df:
12:f7:a4:3b:d9:df:c5:6e:c7:e8:81:29:07:cd:7e:
47:99:5d:33:8c:b7:fb:3b:a9:bb:52:c0:47:7a:1c:
e3:64:90:26
alice $
步驟 2：提取公鑰
注意，公鑰是你可以與他人自由共享的密鑰，而你必須將私鑰保密。因此，Alice 必須提取她的公鑰，並將其保存到文件中：
alice $ openssl rsa -in alice_private.pem -pubout > alice_public.pem
Enter pass phrase for alice_private.pem:
writing RSA key
alice $
alice $ ls -l *.pem
-rw-------. 1 alice alice 966 Mar 22 17:44 alice_private.pem
-rw-rw-r--. 1 alice alice 272 Mar 22 17:47 alice_public.pem
alice $
你可以使用與之前相同的方式查看公鑰詳細信息，但是這次，輸入公鑰 .pem 文件：
alice $
alice $ openssl rsa -in alice_public.pem -pubin -text -noout
RSA Public-Key: (1024 bit)
Modulus:
00:bd:e8:61:72:f8:f6:c8:f2:cc:05:fa:07:aa:99:
47:a6:d8:06:cf:09:bf:d1:66:b7:f9:37:29:5d:dc:
c7:11:56:59:d7:83:b4:81:f6:cf:e2:5f:16:0d:47:
81:fe:62:9a:63:c5:20:df:ee:d3:95:73:dc:0a:3f:
$
Bob 可以按照相同的過程來提取他的公鑰並將其保存到文件中：
bob $ openssl rsa -in bob_private.pem -pubout > bob_public.pem
Enter pass phrase for bob_private.pem:
writing RSA key
bob $
bob $ ls -l *.pem
-rw-------. 1 bob bob 986 Mar 22 13:48 bob_private.pem
-rw-r--r--. 1 bob bob 272 Mar 22 13:51 bob_public.pem
bob $
步驟 3：交換公鑰
這些公鑰在 Alice 和 Bob 彼此交換之前沒有太大用處。有幾種共享公鑰的方法，例如使用 scp 命令將密鑰複製到彼此的工作站。
將 Alice 的公鑰發送到 Bob 的工作站：
alice $ scp alice_public.pem bob@bob-machine-or-ip:/path/
將 Bob 的公鑰發送到 Alice 的工作站：
bob $ scp bob_public.pem alice@alice-machine-or-ip:/path/
現在，Alice 有了 Bob 的公鑰，反之亦然：
alice $ ls -l bob_public.pem
-rw-r--r--. 1 alice alice 272 Mar 22 17:51 bob_public.pem
alice $
bob $ ls -l alice_public.pem
-rw-r--r--. 1 bob bob 272 Mar 22 13:54 alice_public.pem
bob $
步驟 4：使用公鑰交換加密的消息
假設 Alice 需要與 Bob 秘密交流。她將秘密信息寫入文件中，並將其保存到 top_secret.txt 中。由於這是一個普通文件，因此任何人都可以打開它並查看其內容，這裡並沒有太多保護：
alice $
alice $ echo "vim or emacs ?" > top_secret.txt
alice $
alice $ cat top_secret.txt
vim or emacs ?
alice $
要加密此秘密消息，Alice 需要使用 openssls -encrypt 命令。她需要為該工具提供三個輸入：
- 秘密消息文件的名稱
- Bob 的公鑰（文件）
- 加密後新文件的名稱
alice $ openssl rsautl -encrypt -inkey bob_public.pem -pubin -in top_secret.txt -out top_secret.enc
alice $
alice $ ls -l top_secret.*
-rw-rw-r--. 1 alice alice 128 Mar 22 17:54 top_secret.enc
-rw-rw-r--. 1 alice alice 15 Mar 22 17:53 top_secret.txt
alice $
alice $
加密後，原始文件仍然是可見的，而新創建的加密文件在屏幕上看起來像亂碼。這樣，你可以確定秘密消息已被加密：
alice $ cat top_secret.txt
vim or emacs ?
alice $
alice $ cat top_secret.enc
�s��uM)M&>��N��}dmCy92#1X�q?��v���M��@��E�~��1�k~&PU�VhHL�@^P��(��zi�M�4p�e��g+R�1�Ԁ���s�������q_8�lr����C�I-��alice $
alice $
alice $
alice $ hexdump -C ./top_secret.enc
00000000 9e 73 12 8f e3 75 4d 29 4d 26 3e bf 80 4e a0 c5 |.s...uM)M&>..N..|
00000010 7d 64 6d 43 79 39 32 23 31 58 ce 71 f3 ba 95 a6 |}dmCy92#1X.q....|
00000020 c0 c0 76 17 fb f7 bf 4d ce fc 40 e6 f4 45 7f db |..v....M..@..E..|
00000030 7e ae c0 31 f8 6b 10 06 7e 26 50 55 b5 05 56 68 |~..1.k..~&PU..Vh|
00000040 48 4c eb 40 5e 50 fe 19 ea 28 a8 b8 7a 13 69 d7 |HL.@^P...(..z.i.|
00000050 4d b0 34 70 d8 65 d5 07 95 67 2b 52 ea 31 aa d4 |M.4p.e...g+R.1..|
00000060 80 b3 a8 ec a1 73 ed a7 f9 17 c3 13 d4 fa c1 71 |.....s.........q|
00000070 5f 38 b9 6c 07 72 81 a6 fe af 43 a6 49 2d c4 ee |_8.l.r....C.I-..|
00000080
alice $
alice $ file top_secret.enc
top_secret.enc: data
alice $
刪除秘密消息的原始文件是安全的，這樣確保任何痕迹都沒有：
alice $ rm -f top_secret.txt
現在，Alice 需要再次使用 scp 命令將此加密文件通過網路發送給 Bob 的工作站。注意，即使文件被截獲，其內容也會是加密的，因此內容不會被泄露：
alice $ scp top_secret.enc bob@bob-machine-or-ip:/path/
如果 Bob 使用常規方法嘗試打開並查看加密的消息，他將無法看懂該消息：
bob $ ls -l top_secret.enc
-rw-r--r--. 1 bob bob 128 Mar 22 13:59 top_secret.enc
bob $
bob $ cat top_secret.enc
�s��uM)M&>��N��}dmCy92#1X�q?��v���M��@��E�~��1�k~&PU�VhHL�@^P��(��zi�M�4p�e��g+R�1�Ԁ���s�������q_8�lr����C�I-��bob $
bob $
bob $ hexdump -C top_secret.enc
00000000 9e 73 12 8f e3 75 4d 29 4d 26 3e bf 80 4e a0 c5 |.s...uM)M&>..N..|
00000010 7d 64 6d 43 79 39 32 23 31 58 ce 71 f3 ba 95 a6 |}dmCy92#1X.q....|
00000020 c0 c0 76 17 fb f7 bf 4d ce fc 40 e6 f4 45 7f db |..v....M..@..E..|
00000030 7e ae c0 31 f8 6b 10 06 7e 26 50 55 b5 05 56 68 |~..1.k..~&PU..Vh|
00000040 48 4c eb 40 5e 50 fe 19 ea 28 a8 b8 7a 13 69 d7 |HL.@^P...(..z.i.|
00000050 4d b0 34 70 d8 65 d5 07 95 67 2b 52 ea 31 aa d4 |M.4p.e...g+R.1..|
00000060 80 b3 a8 ec a1 73 ed a7 f9 17 c3 13 d4 fa c1 71 |.....s.........q|
00000070 5f 38 b9 6c 07 72 81 a6 fe af 43 a6 49 2d c4 ee |_8.l.r....C.I-..|
00000080
bob $
步驟 5：使用私鑰解密文件
Bob 需要使用 OpenSSL 來解密消息，但是這次使用的是 -decrypt 命令行參數。他需要向工具程序提供以下信息：
- 加密的文件（從 Alice 那裡得到）
- Bob 的私鑰（用於解密，因為文件是用 Bob 的公鑰加密的）
- 通過重定向保存解密輸出的文件名
bob $ openssl rsautl -decrypt -inkey bob_private.pem -in top_secret.enc > top_secret.txt
Enter pass phrase for bob_private.pem:
bob $
現在，Bob 可以閱讀 Alice 發送給他的秘密消息：
bob $ ls -l top_secret.txt
-rw-r--r--. 1 bob bob 15 Mar 22 14:02 top_secret.txt
bob $
bob $ cat top_secret.txt
vim or emacs ?
bob $
Bob 需要回復 Alice，因此他將秘密回複寫在一個文件中：
bob $ echo "nano for life" > reply_secret.txt
bob $
bob $ cat reply_secret.txt
nano for life
bob $
步驟 6：使用其他密鑰重複該過程
為了發送消息，Bob 採用和 Alice 相同的步驟，但是由於該消息是發送給 Alice 的，因此他需要使用 Alice 的公鑰來加密文件：
bob $ openssl rsautl -encrypt -inkey alice_public.pem -pubin -in reply_secret.txt -out reply_secret.enc
bob $
bob $ ls -l reply_secret.enc
-rw-r--r--. 1 bob bob 128 Mar 22 14:03 reply_secret.enc
bob $
bob $ cat reply_secret.enc
�F݇��.4"f�1����{o$�M��I{5�|��l͂�e��Y�V��{�|!$c^a
�*ԪvQ�Ϡ9����'��ٮsP��'��Z�1W�n��k���J�0�I;P8������&:bob $
bob $
bob $ hexdump -C ./reply_secret.enc
00000000 92 46 dd 87 04 bc a7 2e 34 22 01 66 1a 13 31 db |.F......4".f..1.|
00000010 c4 5c b4 8e 7b 6f d4 b0 24 d2 4d 92 9b 49 7b 35 |...{o..$.M..I{5|
00000020 da 7c ee 5c bb 6c cd 82 f1 1b 92 65 f1 8d f2 59 |.|..l.....e...Y|
00000030 82 56 81 80 7b 89 07 7c 21 24 63 5e 61 0c ae 2a |.V..{..|!$c^a..*|
00000040 d4 aa 5c 76 51 8d cf a0 39 04 c1 d7 dc f0 ad 99 |..vQ...9.......|
00000050 27 ed 8e de d9 ae 02 73 50 e0 dd 27 13 ae 8e 5a |'......sP..'...Z|
00000060 12 e4 9a 31 57 b3 03 6e dd e1 16 7f 6b c0 b3 8b |...1W..n....k...|
00000070 4a cf 30 b8 49 3b 50 38 e0 9f 84 f6 83 da 26 3a |J.0.I;P8......&:|
00000080
bob $
bob $ # remove clear text secret message file
bob $ rm -f reply_secret.txt
Bob 通過 scp 將加密的文件發送至 Alice 的工作站：
$ scp reply_secret.enc alice@alice-machine-or-ip:/path/
如果 Alice 嘗試使用常規工具去閱讀加密的文本，她將無法理解加密的文本：
alice $
alice $ ls -l reply_secret.enc
-rw-r--r--. 1 alice alice 128 Mar 22 18:01 reply_secret.enc
alice $
alice $ cat reply_secret.enc
�F݇��.4"f�1����{o$�M��I{5�|��l͂�e��Y�V��{�|!$c^a
�*ԪvQ�Ϡ9����'��ٮsP��'��Z�1W�n��k���J�0�I;P8������&:alice $
alice $
alice $
alice $ hexdump -C ./reply_secret.enc
00000000 92 46 dd 87 04 bc a7 2e 34 22 01 66 1a 13 31 db |.F......4".f..1.|
00000010 c4 5c b4 8e 7b 6f d4 b0 24 d2 4d 92 9b 49 7b 35 |...{o..$.M..I{5|
00000020 da 7c ee 5c bb 6c cd 82 f1 1b 92 65 f1 8d f2 59 |.|..l.....e...Y|
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00000040 d4 aa 5c 76 51 8d cf a0 39 04 c1 d7 dc f0 ad 99 |..vQ...9.......|
00000050 27 ed 8e de d9 ae 02 73 50 e0 dd 27 13 ae 8e 5a |'......sP..'...Z|
00000060 12 e4 9a 31 57 b3 03 6e dd e1 16 7f 6b c0 b3 8b |...1W..n....k...|
00000070 4a cf 30 b8 49 3b 50 38 e0 9f 84 f6 83 da 26 3a |J.0.I;P8......&:|
00000080
alice $
所以，她使用 OpenSSL 解密消息，只不過這次她提供了自己的私鑰並將輸出保存到文件中：
alice $ openssl rsautl -decrypt -inkey alice_private.pem -in reply_secret.enc > reply_secret.txt
Enter pass phrase for alice_private.pem:
alice $
alice $ ls -l reply_secret.txt
-rw-rw-r--. 1 alice alice 14 Mar 22 18:02 reply_secret.txt
alice $
alice $ cat reply_secret.txt
nano for life
alice $
了解 OpenSSL 的更多信息
OpenSSL 在加密界是真正的瑞士軍刀。除了加密文件外，它還可以執行許多任務，你可以通過訪問 OpenSSL 文檔頁面來找到使用它的所有方式，包括手冊的鏈接、 《OpenSSL Cookbook》、常見問題解答等。要了解更多信息，嘗試使用其自帶的各種加密演算法，看看它是如何工作的。
via: https://opensource.com/article/21/4/encryption-decryption-openssl
作者：Gaurav Kamathe 選題：lujun9972 譯者：MjSeven 校對：wxy
本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive
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