深入解析OpenSSL生成SM2证书：非对称加密技术与数字证书、数字签名的关联分析

非对称加密(一句话概括)

给你一把打开的锁&＃xff0c;用它锁住重要的东西寄回给我&＃xff0c;钥匙我自己留着谁也不给。

锁&＃61;公钥&＃xff1b;钥匙&＃61;私钥

公钥就是下面这东西

-----BEGIN PUBLIC KEY-----MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQC8sBFht3URDLrQrJ/CCUe3zrIJQPYJuBUMfnXV11aV38NEFvzr2I89MAsv7PBl0yEusAhsoOssZuaqRpUatMoScqy8Ap0c0yAD3OY2SjFeqWdn7p2qjRjBLjVwGwA5gRDaX34Yo/r8fGq9WwDPQTkya5paVkyiyROU9q/q8XppGQIDAQAB-----END PUBLIC KEY-----

私钥就是这东西

-----BEGIN PRIVATE KEY-----MIICdgIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmAwggJcAgEAAoGBALywEWG3dREMutCsn8IJR7fOsglA9gm4FQx&＃43;ddXXVpXfw0QW/OvYjz0wCy/s8GXTIS6wCGyg6yxm5qpGlRq0yhJyrLwCnRzTIAPc5jZKMV6pZ2funaqNGMEuNXAbADmBENpffhij&＃43;vx8ar1bAM9BOTJrmlpWTKLJE5T2r&＃43;rxemkZAgMBAAECgYAfAUuJ5Ax/hbj46zTBPKclQ/irXppPVIlY6TrRrbXToNZETQa4dnhrFIbyFBwYj03njxODThn2zN3gYwLDRavifal7t07LvE7fwv84QCB4V0/v3WDDex&＃43;jCd3HjikiDG48ugC5uZk2Zmz&＃43;6DVHTfisr/IaTFaZwnar1Fx2IIY50QJBAO9SdP68hUuk8OROjQixbK3AT0ANVCf4lig6eC/yyWzYIpMda&＃43;lwFrcA2Zm4P5lTl4czpH6axKZGlqiUJPkS5K0CQQDJ1klfn/R5m3Mnx7jdo/jt&＃43;izVP&＃43;WHTpEoz4DYkLmp2&＃43;6umrt1pymTyszJVnSfB8wV2hHablROAgWH8E5&＃43;LzedAkEAoadk95yHvSzQuqaEhVazPjokTfOy4Lz9UHcOL/UjMa5czFqXRbs83KhqU3ctHnhkZiLv/cS1CEuuAHjw8H1ekQJAeo&＃43;49mw3FDEk&＃43;B77TvtnCXtFBilKw6Md2l5GqzsWwuJeSYCEHKlpQel/&＃43;TKalocxkoNdG/qrDsODgEyYHV&＃43;msQJAPJdy7pwMC8IYR8yOGr79R4lK85u1q6bGbZGuqBfnUb7GfuEDIwTgn7wFzFybp/sCzwlSXwpjvp&＃43;SsYi&＃43;oAgQmQ&＃61;&＃61;-----END PRIVATE KEY-----

具体指的是加、解密使用不同的密钥&＃xff0c;一把作为公开的公钥&＃xff0c;另一把作为私人保留的私钥。公钥加密的信息&＃xff0c;只有私钥才能解密。反之&＃xff0c;私钥加密的信息&＃xff0c;只有公钥才能解密。

再举个例子&＃xff0c;你向某公司服务器请求公钥&＃xff0c;服务器将公钥发给你&＃xff0c;你使用公钥对消息加密&＃xff0c;那么只有私钥的持有人才能对你的消息解密。

与对称加密不同的是(指的是加解密使用同一串密钥&＃xff0c;常见的对称加密算法有&＃xff1a;DES、AES等。)&＃xff0c;公司服务器不需要将私钥通过网络发送出去&＃xff0c;因此安全性大大提高。

最常用的非对称加密算法&＃xff1a;RSA(RSA是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。)

那么有了一些概念后&＃xff0c;我们来代入&＃xff0c;加密过程是怎么样&＃xff1f;解密过程是怎么样&＃xff1f;

先介绍个软件&＃xff0c;GPG(一款免费软件&＃xff0c;由自由软件基金会开发&＃xff0c;全称&＃xff1a;GnuPG)。

重要功能命令有&＃xff1a;

gpg --gen-key#生成自己的密钥&＃xff0c;需设定长度(长度越长越安全)、有效期、用户标识(姓名、邮件、注释)、私钥密码(防止系统入侵&＃xff0c;或非法使用私钥&＃xff0c;相当于给私钥在加层保护)

生成后&＃xff0c;系统会提示&＃xff1a;

　　gpg: 密钥 EDDD6D76 被标记为绝对信任

　　公钥和私钥已经生成并经签名。

请注意上面的字符串"EDDD6D76"&＃xff0c;这是"用户ID"的Hash字符串&＃xff0c;可以用来替代"用户ID"。

这时&＃xff0c;最好再生成一张"撤销证书"&＃xff0c;以备以后密钥作废时&＃xff0c;可以请求外部的公钥服务器撤销你的公钥。

gpg --gen-revoke[用户ID]#生成撤销证书&＃xff0c;防止以后密钥需要作废&＃xff0c;可以使用该撤销证书撤销公钥。

gpg --import test.key#撤销本地证书

gpg -send-keys[ID]#将被撤销的公钥ID发送到CA&＃xff0c;即可撤销服务器上的公钥。

gpg --send-keys [用户ID] --keyserver hkp://subkeys.pgp.net#上传公钥至对应密钥管理服务器(可以是公网托管服务器也可以是自己布署的私有CA)

gpg --recipient [用户ID] --output demo.en.txt --encrypt demo.txt#recipient后跟着接收者的公钥&＃xff0c;即此文件接收方。

gpg --decrypt demo.en.txt --output demo.de.txt#接收者收到后&＃xff0c;即可解密。

gpg --sign demo.txt#有时不需要加密&＃xff0c;只需要证明该文件由我发出&＃xff0c;就需要用到签名

运行上面的命令后&＃xff0c;当前目录下生成demo.txt.gpg文件&＃xff0c;这就是签名后的文件。这个文件默认采用二进制储存&＃xff0c;如果想生成ASCII码的签名文件&＃xff0c;可以使用clearsign参数。

gpg --local-user [发信者ID] --recipient [接收者ID] --armor --sign --encrypt demo.txt#签名&＃43;加密

local-user参数指定用发信者的私钥签名&＃xff0c;recipient参数指定用接收者的公钥加密&＃xff0c;armor参数表示采用ASCII码形式显示&＃xff0c;sign参数表示需要签名&＃xff0c;encrypt参数表示指定源文件。

gpg --verify demo.txt.asc demo.txt#收到签名文件后&＃xff0c;可以使用对方公钥来验证&＃xff0c;参数为verify

了解底层生成方法后&＃xff0c;我们来看看数字证书和数字签名的关系。

可视化的数字证书长这样

可以看到颁发者为&＃xff1a;DigiCert Global Root CA&＃xff0c;颁发给了自己&＃xff0c;有效期为25年&＃xff0c;如同上面所提到的GPG命令一样&＃xff0c;设置了有效期、算法、长度等信息。

PS&＃xff1a;除了GPG&＃xff0c;还有其他开源工具&＃xff0c;如OpenSSL&＃xff0c;也可以生成证书。

如何生成&＃xff1f;

生成要区分公网和私网环境&＃xff0c;如果需要发布到公网就需要向对应的可信任CA机构申请&＃xff0c;这样你申请的证书才会在公网上被认可&＃xff0c;私网可以自己搭建CA&＃xff0c;比如GPG或OpenSSL等开源工具部署&＃xff0c;最后手动添加信任即可。

作用&＃xff1f;

可以用于网页传输、电子邮件传输、软件安装包等&＃xff0c;确保数据交互时&＃xff0c;不会被窃听或篡改。

可视化数字签名长这样

软件安装包一般都会有证书内嵌&＃xff0c;如果没有签名的话一安装就会提示这样&＃xff1a;

这是因为该软件没有内签&＃xff0c;所以Microsoft会有安全提示&＃xff0c;当然你可以直接运行&＃xff0c;但是该安装包因为没有权威机构签名&＃xff0c;所以可能有未知风险。

另外在此路径可以查看到系统所有受信任的根证书颁发机构&＃xff0c;当然你也可以手动添加。(注&＃xff1a;根证书所签发的所有证书均默认被信任&＃xff0c;所以自己添加根证书请谨慎。)

程序怎么签名&＃xff1f;

以微软系统举例&＃xff0c;使用SignCode.exe&＃xff0c;根据步骤&＃xff0c;将公、私钥导入&＃xff0c;选择加密算法、时间戳等&＃xff0c;即可将安装包进行签名。

那如果是文件签名的话&＃xff0c;请参照上方GPG命令&＃xff0c;签名过程是这样的&＃xff1a;

A&＃xff1a;发送文件B用户&＃xff0c;确保由A发送

A&＃xff1a;将文件Hash后&＃xff0c;得到概要(固定长度)

A&＃xff1a;将概要使用私钥加密

A&＃xff1a;将加密后的概要、原文件、公钥三者发送 给B用户

B&＃xff1a;收到原文件&＃xff0c;使用相同Hash算法后得到概要

B&＃xff1a;使用A的公钥解密加密后的概要

B&＃xff1a;比对概要&＃xff0c;无差别即为A签名的文件。

作用&＃xff1f;

确保文件或软件、数据由对应签名者发送&＃xff0c;未被篡改。

以上。

最后&＃xff1a;

个人的学习见解&＃xff0c;希望有技术大佬可以多多指正。