1：2.1.3 小节
基本命令：
# 查看 openssl 版本号
$ openssl version
# 查看 openssl 帮助
$ openssl help
# 查看某个命令的帮助
$ openssl rsa --help
构建特定版本的 OpenSSL
#下载二进制包并解压缩
$ wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.1.0f.tar.gz
$ tar xvf openssl-1.1.0f.tar.gz
$ cd openssl-1.1.0f
#查看安装手册
$ more INSTALL
#查看config
./config --help
#安装并编译，安装目录不要和系统目录冲突
$ ./config --prefix=/usr/local/openssl --openssldir=/usr/local/openssl
$ make
$ make test
$ make install
$ make clean
#运行安装的 OpenSSL
$ /usr/local/openssl/bin/openssl version
OpenSSL 1.1.0f 25 May 2017
2：2.2.3 小节
shell 命令生成随机数：
# 使用外部熵生成随机数
$ head -c 32 /dev/urandom | openssl enc -base64
# openssl 工具生成随机数
$ openssl rand -base64 24
PHP 函数生成随机数：
//初始化种子
mt_srand();
$randval = mt_rand();
echo $randval;
3：2.4.4 小节
（1）OpenSSL 命令行应用 AES 算法：
//显示 enc 子命令帮助
$ openssl enc --help
# 采用 3des 算法
$ openssl enc des3
#采用 3des 算法
$ openssl des3
#显示系统支持的加密算法
$ openssl list -cipher-algorithms
$ echo "hello" >> file.txt
#执行加密参数
$ openssl enc -aes-256-cbc -salt -in file.txt -out file.enc -pass pass:mypassword -p
#执行解密操作
$ openssl enc -d -aes-256-cbc -in file.enc
（2）PHP 语言应用 AES 算法
class AES128Encryptor
{
// 128 表示的是分组长度，可以用 MCRYPT_RIJNDAEL_128 表示 AES 算法
private $_cipher = MCRYPT_RIJNDAEL_128;
// 分组模式
private $_mode = MCRYPT_MODE_CBC;
// 密钥
private $_key;
// 初始化向量长度
private $_ivSize;
// 构造函数
public function __construct($key)
{
$this->_key = $key;
// 可以从算法计算出初始化向量长度
$this->_ivSize = mcrypt_get_iv_size($this->_cipher, $this->_mode);
// 获取特定算法和分组模式对应的密钥长度
$keyMaxLen = mcrypt_get_key_size($this->_cipher, $this->_mode);
// 如果输入的密钥长度不合法，则直接报错
if (strlen($key) > $keyMaxLen) {
throw new Exception("error");
}
}
// 加密数据
public function encrypt($data)
{
// 获取特定算法和分组模式的分组长度
$blockSize = mcrypt_get_block_size($this->_cipher, $this->_mode);
// PKCS#7 填充标准
$pad = $blockSize - (strlen($data) % $blockSize);
// 生成随机的初始化向量
$iv = mcrypt_create_iv($this->_ivSize, MCRYPT_DEV_URANDOM);
// 密文包含初始化向量，而且是不加密的
return $iv . mcrypt_encrypt(
$this->_cipher,
$this->_key,
$data . str_repeat(chr($pad), $pad),
$this->_mode,
$iv
);
}
// 解密
public function decrypt($encryptedData)
{
// 从密文中获取初始化向量，初始化向量的长度等于分组长度
$iv = substr($encryptedData, 0, $this->_ivSize);
$data = mcrypt_decrypt(
$this->_cipher,
$this->_key,
substr($encryptedData, $this->_ivSize),
$this->_mode,
$iv
);
// 去除填充
$pad = ord($data[strlen($data) - 1]);
return substr($data, 0, -$pad);
}
}
// 密钥基于口令使用 Hash 算法生成，后续章节会介绍口令和 Hash 算法的概念。
$hash = hash('SHA256', "password", true);
// 密钥长度是 128 比特
$key = substr($hash, 0, 16);
$obj = new AES128Encryptor($key);
// 加密
$d = $obj->encrypt("hello");
// 解密
echo $obj->decrypt($d);
4：2.5.3 小节
（1）通过 PHP 演示如何使用 HMAC 算法
//在消息上附加 MAC 值
function hmacSign($message, $key){
return hash_hmac('sha256', $message, $key) . $message;
}
function hmacVerify($bundle, $key){
//取出 HMAC 值
$mac = mb_substr($bundle, 0, 64, '8bit');
//取出原始消息
$message = mb_substr($bundle, 64, null, '8bit');
//进行比较
return hash_equals(
hash_hmac('sha256', $message, $key),
$mac
);
}
$ciphertext = "hello";
$key = "000102030405060708090a0b0c0d0e0f";
$message = hmacSign($ciphertext, $key);
var_dump(hmacVerify($message, $key));
（2）OpenSSL 演示 HMAC 算法
操作 Hash 算法：
$ echo "hello" >>file.txt
# 对文件 file.txt 通过 SHA-1 算法计算摘要值
$ openssl dgst -sha1 file.txt
# 对文件 file.txt 通过 SHA-1 算法计算摘要值 ，并将摘要值保存到文件 digest.txt
$ openssl sha1 -out digest.txt file.txt
使用 OpenSSL 生成 HMAC 值：
# 使用 HMAC-SHA-1 算法，结合密钥 "mykey" 对文件内容进行运算并生成 HMAC 值
$ echo "hello" >>file.txt
$ openssl dgst -sha1 -hmac "mykey" file.txt
5：2.5.4 小节
（1）举例说明加密算法不能保证消息完整性，下面是破解代码
// 密钥
$key = "000102030405060708090a0b0c0d0e0f";
$obj = new AES128Encryptor($key);
$ciphertext = $obj->encrypt(1);
// 对生成的密文值进行 Base64 编码
$ciphertext = base64_encode($ciphertext) ;
//构建替代字符，通过暴力破解方式去修改密文
for ($i=41;$i<=90;$i++) {
//a-z 字符
$s[] =sprintf("%c",$i);
}
//构建替代字符
for ($i=97;$i<=122;$i++) {
//A-Z 字符
$s[] =sprintf("%c",$i);
}
// = 和 + 两个字符
$s[] = "=";
$s[] = "+";
for ($i=0;$i<54;$i++) {
for ($j=0;$j<23;$j++) {
$rd = $ciphertext;
// 对密文进行篡改，每次修改一位
$rd[$j] = $s[$i];
if ($obj->decrypt(base64_decode($rd)) == 1) {
echo "成功篡改：" . $ciphertext . "_" . $rd . "\n" ;
exit;
}
}
}
（2）保证消息同时具备机密性和完整性
// 加密密钥
$key = "000102030405060708090a0b0c0d0e0f";
// MAC 算法密钥，一般不同于加密密钥
$mackey = "2510c39011c5be704182423e3a695e91";
$obj = new AES128Encryptor($key);
$plaintext = "hello";
// 加密值
$ciphertext = $obj->encrypt($plaintext);
// MAC 值
$mac = hash_hmac("sha256",$plaintext,$mackey);
//通信的消息包含加密值和 MAC 值
$message = base64_encode($ciphertext . $mac) ;
echo $message;
6：2.6.4 小节
（1）使用 OpenSSL 演示 RSA 算法
使用 genrsa 子命令生成密钥对，密钥对是一个文件：
# 生成的密钥长度是 2048 比特
$ openssl genrsa -out mykey.pem 2048
# 口令结合 3DES 算法保护密钥对
$ openssl genrsa -des3 -out mykey2.pem 2048
从密钥对中分离出公钥：
$ openssl rsa -in mykey.pem -pubout -out mypubkey.pem
# 需要输入口令才能分离公钥
$ openssl rsa -in mykey2.pem -pubout -out mypubkey2.pem
校验密码对文件是否正确：
$ openssl rsa -in mykey.pem -check -noout
显示公钥信息：
$ openssl rsa -pubin -in mypubkey.pem -text
使用 rsautl 子命令进行数据加解和解密 ：
$ echo "hello" >>plain.txt
# 使用密钥对加密，rsautl 命令默认的填充机制是 PKCS#1 v1.5
$ openssl rsautl -encrypt -inkey mykey.pem -in plain.txt -out cipher.txt
# 使用公钥加密，务必有 -pubin 参数表明 -inkey 参数输入的是公钥文件
$ openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey mypubkey.pem -in plain.txt -out cipher.txt
# 解密
$ openssl rsautl -decrypt -inkey mykey.pem -in cipher.txt
（2）使用 PHP 演示 RSA 算法
// 原始值
$data = "hello";
// 加载公钥文件
$pkeyid = openssl_pkey_get_public("file://mypubkey.pem");
// 使用 PKCS#1 v1.5 标准加密数据
$bool = openssl_public_encrypt( $data, $encdata, $pkeyid, OPENSSL_PKCS1_PADDING );
openssl_free_key($pkeyid);
// 加载私钥文件
$pkeyid = openssl_pkey_get_private("file://mykey.pem");
// 遵循同样的标准解密文件
openssl_private_decrypt($encdata, $descdata, $pkeyid, OPENSSL_PKCS1_PADDING);
openssl_free_key($pkeyid);
// 输出原始值和解密值
echo $data."_".$descdata;
7：2.7.2 小节
（1）PHP 演示如何使用 PBKDF2 函数
$password = 'yOuR-pAs5w0rd-hERe';
// 随机的盐值
$salt = openssl_random_pseudo_bytes(12);
$keyLength = 40;
$iterations = 10000;
$generated_key = openssl_pbkdf2($password, $salt, $keyLength, $iterations, 'sha256');
//转换为 16 进制
echo bin2hex($generated_key)."\n";
echo base64_encode($generated_key)."\n";
（2）OpenSSL 演示口令和 Salt
$ echo "hello">>file.txt
$ openssl enc -aes-256-cbc -salt -in file.txt -out file.enc -pass pass:password -p
# 口令保护 RSA 密钥对
$ openssl genrsa -des3 -out mykey2.pem 2048
8：2.8.4 小节
（1）dhparam 和 genpkey 子命令介绍
#生成一个 1024 比特的参数文件
$ openssl dhparam -out dhparam.pem -2 1024
#查看参数文件内容
$ openssl dhparam -in dhparam.pem -noout -C
#基于参数文件生成密钥对
$ openssl genpkey -paramfile dhparam.pem -out dhkey.pem
#查看密钥对文件内容
$ openssl pkey -in dhkey.pem -text -noout
（2）完整的 DH 协商例子
# 通信双方的任何一方生成 DH 的参数文件，可以对外公开
$ openssl genpkey -genparam -algorithm DH -out dhp.pem
# 查看参数文件的内容，包括 p 和 g 等参数
$ openssl pkeyparam -in dhp.pem -text
# 发送方 A 基于参数文件生成一个密钥对
$ openssl genpkey -paramfile dhp.pem -out akey.pem
# 查看密钥对内容
$ openssl pkey -in akey.pem -text -noout
# 发送方 B 基于参数文件生成一个密钥对
$ openssl genpkey -paramfile dhp.pem -out bkey.pem
# 查看密钥对内容
openssl pkey -in bkey.pem -text -noout
# 发送方 A 拆出公钥文件 akey_pub.pem ，私钥自己保存
$ openssl pkey -in akey.pem -pubout -out akey_pub.pem
# 发送方 B 拆出公钥文件 bkey_pub.pem ，私钥自己保存
$ openssl pkey -in bkey.pem -pubout -out bkey_pub.pem
# 发送方 A 收到 B 发送过来的公钥，将协商出的密钥保存到 data_a.txt 文件
$ openssl pkeyutl -derive -inkey akey.pem -peerkey bkey_pub.pem -out data_a.txt
# 发送方 B 收到 A 发送过来的公钥，将协商出的密钥保存到 data_b.txt 文件
$ openssl pkeyutl -derive -inkey bkey.pem -peerkey akey_pub.pem -out data_b.txt
9：2.9.2 小节
了解 ECC 曲线：
# 查看系统有多少椭圆曲线，通信双方需要选择一条都支持的命名曲线
$ openssl ecparam -list_curves
# 生成一个参数文件，通过 -name 指定命名曲线
$ openssl ecparam -name secp256k1 -out secp256k1.pem
# 默认的情况下，查看参数文件只会显示曲线的名称
$ openssl ecparam -in secp256k1.pem -text -noout
ASN1 OID: secp256k1
# 显示参数文件参数
$ openssl ecparam -in secp256k1.pem -text -param_enc explicit -noout
10：2.9.3 小节
ECDH 算法演示：
# 生成参数文件
$ openssl ecparam -name secp256k1 -out secp256k1.pem
# A 和 B 各自生成一个 ECDH 私钥对文件
$ openssl genpkey -paramfile secp256k1.pem -out akey.pem
$ openssl genpkey -paramfile secp256k1.pem -out bkey.pem
# A 和 B 分解出公钥，将公钥发送给对方
$ openssl pkey -in akey.pem -pubout -out akey_pub.pem
$ openssl pkey -in bkey.pem -pubout -out bkey_pub.pem
# A 和 B 计算出同样的会话密钥
$ openssl pkeyutl -derive -inkey akey.pem -peerkey bkey_pub.pem -out data_a.txt
$ openssl pkeyutl -derive -inkey bkey.pem -peerkey akey_pub.pem -out data_b.txt
11：2.9.4 小节
显示系统存在的命名曲线：
$ openssl ecparam -list_curves
12：2.10.4 小节
（1）使用 OpenSSL 演示数字签名算法
使用 RSAES-PKCS1-V1_5 标准：
# 生成一个 RSA 密钥对，密钥长度 1024 比特
$ openssl genrsa -out rsaprivatekey.pem 1024
# 从密钥对中分离出公钥
$ openssl rsa -in rsaprivatekey.pem -pubout -out rsapublickey.pem
# 对 plain.txt 文件使用 sha256 Hash 算法和签名算法生成签名文件 signature.txt
$ echo "hello" >>plain.txt
$ openssl dgst -sha256 -sign rsaprivatekey.pem -out signature.txt plain.txt
# 用相同的摘要算法和签名算法校验签名文件，需要对比签名文件和原始文件
$ openssl dgst -sha256 -verify rsapublickey.pem -signature signature.txt plain.txt
使用 RSASSA-PSS 标准：
# 生成 RSA 密钥对
$ openssl genrsa -out rsaprivatekey.pem 1024
$ openssl rsa -in rsaprivatekey.pem -pubout -out rsapublickey.pem
# 指定 RSASSA-PSS 标准
$ openssl dgst -sha256 -sign rsaprivatekey.pem -sigopt rsa_padding_mode:pss -out signature.txt plain.txt
# 验证签名
$ openssl dgst -sha256 -verify rsapublickey.pem -sigopt rsa_padding_mode:pss -signature signature.txt plain.txt
（2）PHP 演示数字签名
// 签名和验签函数
// $data 表示原始信息
// $privatekeyFile 表示私钥文件，$publickeyFile 表示公钥文件
function sign_verify($data, $privatekeyFile, $publickeyFile)
{
//口令，有的时候密钥对文件被口令和对称加密算法保护了
$passphrase = '';
//摘要算法
$digestAlgo = 'sha512';
//加载私钥文件
$privatekey = openssl_pkey_get_private(file_get_contents($privatekeyFile), $passphrase);
//最终生成的签名值
$signature = '';
//生成签名
openssl_sign($data, $signature, $privatekey, $digestAlgo);
//释放资源
openssl_free_key($privatekey);
//对签名值 base64 编码，以便在网络上传输
$signature = base64_encode($signature);
//加载公钥
$publickey = openssl_pkey_get_public(file_get_contents($publickeyFile));
//验签
$verify = openssl_verify($data, base64_decode($signature), $publickey, $digestAlgo);
//释放资源
openssl_free_key($publickey);
return $verify;
}
//RSA 私钥和公钥文件位置
$rsaprivatekey = dirname(__FILE__) . "/rsaprivatekey.pem";
$rsapublickey = dirname(__FILE__) . "/rsapublickey.pem";
//假如返回 1 表示验证成功
var_dump(sign_verify("hello", $rsaprivatekey, $rsapublickey));
13：2.11.2 小节
生成参数文件和密钥对文件：
# 生成参数文件，类似于 DH 参数文件一样
$ openssl dsaparam -out dsaparam.pem 1024
# 通过参数文件生成密钥对 dsaprivatekey.pem
$ openssl gendsa -out dsaprivatekey.pem dsaparam.pem
# 对私钥使用 des3 算法进行加密
$ openssl gendsa -out dsaprivatekey2.pem -des3 dsaparam.pem
# 通过密钥对文件拆分出公钥
$ openssl dsa -in dsaprivatekey.pem -pubout -out dsapublickey.pem
显示文件的信息:
# 包括三个公共参数、公钥、私钥
$ openssl dsa -in dsaprivatekey.pem -text
# 公钥信息
$ openssl dsa -pubin -in dsapublickey.pem -text
生成和验证签名：
$ echo "hello" >plain.txt
# 进行签名，可以查看 signature.txt 可以发现有原始信息 hello
$ openssl dgst -sha256 -sign dsaprivatekey.pem -out signature.txt plain.txt
# 验证签名
$ openssl dgst -sha256 -verify dsapublickey.pem -signature signature.txt plain.txt
Verified OK
14：2.11.4 小节
（1）OpenSSL 演示 ECDSA 算法
直接生成 ECDSA 私钥：
$ openssl ecparam -name secp256k1 -genkey -out ecdsa_priv.pem
显示私钥信息：
$ openssl ec -in ecdsa_priv.pem -text -noout
拆分密钥对获取公钥：
# 生成私钥对应的公钥
$ openssl ec -in ecdsa_priv.pem -pubout -out ecdsa_pub.pem
# 显示公钥信息
$ openssl ec -in ecdsa_pub.pem -pubin -text -noout
生成签名值：
$ echo "hello" >>plain.txt
# Hash 算法使用 sha256 算法
$ openssl dgst -sha256 -sign ecdsa_priv.pem -out signature.txt plain.txt
校验签名：
$ openssl dgst -sha256 -verify ecdsa_pub.pem -signature signature.txt plain.txt
Verified OK
（2）PHP 演示 ECDSA 算法
使用 PHP 语言生成 ECDSA 密钥对和签名 :
//对于 ECDSA 来说，增加了 curve_name 命名曲线参数
$config = array(
"private_key_bits" => 1024,
"private_key_type"=>OPENSSL_KEYTYPE_EC,
"curve_name"=>openssl_get_curve_names()[0],
);
//生成密钥对
$new_key_pair = openssl_pkey_new($config);
//从密钥对中导出私钥
openssl_pkey_export($new_key_pair, $ecdsaprivate_key);
//从密钥对中导出公钥
$details = openssl_pkey_get_details($new_key_pair);
$ecdsapublic_key = $details['key'];
//将私钥写入文件
$ecdsaprivatekey = dirname(__FILE__) . "/ecdsaprivatekey.pem";
file_put_contents($ecdsaprivatekey, $ecdsaprivate_key);
//将公钥写入文件
$ecdsapublickey = dirname(__FILE__) . "/ecdsapublickey.pem";
file_put_contents($ecdsapublickey, $ecdsapublic_key);
校验签名：
var_dump(sign_verify("hello", $ecdsaprivatekey, $ecdsapublickey));
15：2.12.2 小节
（1）OpenSSL speed 子命令参数
$ openssl speed aes-128-cbc
$ openssl speed -evp aes-128-cbc
显示非 evp 模式可以运行的密码学算法
$ openssl list -cipher-commands
# evp 模式
$ openssl speed -evp aes-128-gcm
$ openssl speed -multi 2
（2）对称加密算法性能测试
$ openssl speed -evp aes-128-gcm
比较不同对称加密算法的运算速度：
$ openssl speed -evp rc4
$ openssl speed -evp des-ede3-cbc
$ openssl speed -evp seed-cbc
$ openssl speed -evp camellia-128-cbc
$ openssl speed -evp aes-128-cbc
（3）AES 不同密钥长度的性能测试
$ openssl speed -evp aes-128-cbc
$ openssl speed -evp aes-192-cbc
$ openssl speed -evp aes-256-cbc
（4）AES-NI 指令集测试
查看机器是否支持 AES-NI 指令集：
$ cat /proc/cpuinfo | grep aes
测试：
# 禁止使用 AES-NI 指令集
$ OPENSSL_ia32cap="~0x200000200000000" openssl speed -evp aes-128-cbc
# 使用 AES-NI 指令集
$ openssl speed -evp aes-128-cbc
（5）加密模式的性能测试
$ openssl speed -evp aes-128-cbc
$ openssl speed -evp aes-128-gcm
$ openssl speed -evp chacha20-poly1305
（6）公开密钥算法性能测试
$ openssl speed rsa1024
（7）不同密钥长度的 RSA 加密解密测试
$ openssl speed rsa
（8）不同数字签名算法性能测试
$ openssl speed dsa
$ openssl speed rsa
$ openssl speed ecdsa
（9）密钥协商算法性能测试
$ openssl speed ecdh
（10）测试不同 Hash 算法性能
$ openssl speed -evp md5
$ openssl speed -evp sha1
$ openssl speed -evp sha256
$ openssl speed -evp sha384
$ openssl speed -evp sha512