你好,游客 登录 注册 搜索
背景:
阅读新闻

OpenSSL 摘要和签名验证指令dgst使用详解

[日期:2016-04-21] 来源:Linux社区  作者:gordon0918 [字体: ]

1、信息摘要和数字签名概述

信息摘要:对数据进行处理,得到一段固定长度的结果,其特点输入:

1、输出长度固定。即输出长度和输入长度无关。

2、不可逆。即由输出数据理论上不能推导出输入数据

4、对输入数据敏感。当输入数据变化极小时,输出数据也会发生明显的变化

5、防碰撞。即不同的数据数据得到相同输出数据的可能性极低。

由于信息摘要有上述特点,一般保证数据的完整性,对一个大文件进行摘要运算,得到其摘要值。通过网络或者其他渠道传输后,通过验证其摘要值,确定大文件本身有没有发生变化。

数字签名:数字签名其实分成两步,首先对原始文件进行摘要运算,得到摘要值,然后使用公开密钥算法中的私钥对摘要值进行加密。其签名和验证过程如下图所示

1

有数字签名的过程可以知道,对发送信息进行数字签名,可以保证数字签名的完整性、真实性、不可抵赖性。即接收者可以确认消息的来源、消息的真实,发送者不可以抵赖自己发送的消息,与现实生活中签名的作用大致相同。

2、摘要算法和数字签名相关指令及用法

目前openssl提供的摘要算法有md4、md5、ripemd160、sha、sha1、sha224、sha256、sha512、sha384、wirlpool。可以通过openssl dgst -命令查看。

上面我们已经提到了,数字签名分为摘要和加密两部分。在openssl提供的指令中,并没有区分两者。而是在摘要算法指令中包含了签名和校验参数。例如我们适用openssl md5 -命令可以看到它提供的选项有签名和验证等参数。

在openssl中单独使用摘要算法指令完成摘要或者签名操作,也可以通过dgst完成相同的操作。在签名的时候多数使用RSA私钥或者DSA私钥,当使用RSA私钥的时候,我们可以使用单独的摘要算法指令指定摘要算法进行签名,但当使用DSA使用签名的时候,就必须使用dgst指令,因为使用DSA签名的时候必须使用DSA自身的摘要算法,而openssl没有为它提供相应的指令。

/*有明文文件file.txt和RSA密钥RSA.pem*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ ls file.txt RSA.pem/*使用md5指令指定sha1算法,对file.txt进行签名,生成签名文件sign1.txt*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl md5 -sha1 -sign RSA.pem -out sign1.txt file.txt
/*使用md5指令指定sha1算法,对file.txt进行签名,生成签名文件sign1.txt*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -sha1 -sign RSA.pem -out sign2.txt file.txt
/*两个签名文件一样,说明两个指令完成相同的功能*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ diff sign1.txt sign2.txt

可以看到md5和dgst完成相同的功能。不过让人纠结的是使用md5进行签名的时候可以指定其他摘要算法,笔者觉得太别扭了。所以建议做摘要和签名验证时使用dgst指令,忘记其他……

dgst指令用法介绍如下

linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst -
unknown option
'-'
options are
-c              to output the digest with separating colons        //输出的摘要信息以分号隔离,和-hex同时使用
-r              to output the digest in coreutils format          //指定输出的格式
-d              to output debug info                              //输出BIO调试信息
-hex            output as hex dump                                //以16进制打印输出结果
-binary        output in binary form                              //输出二进制结果
-hmac arg      set the HMAC key to arg                            //指定hmac的key
-non-fips-allow allow use of non FIPS digest                      //允许使用不符合fips标准的摘要算法
-sign  file    sign digest using private key in file              //执行签名操作,后面指定私钥文件
-verify file    verify a signature using public key in file        //执行验证操作,后面指定公钥文件,与prverfify不能同时使用
-prverify file  verify a signature using private key in file      //执行验证操作,后面指定密钥文件,与verfify不能同时使用
-keyform arg    key file format (PEM or ENGINE)                    //指定密钥文件格式,pem或者engine
-out filename   output to filename rather than stdout              //指定输出文件,默认标准输出
-signature file signature to verify                                //指定签名文件,在验证签名时使用
-sigopt nm:v    signature parameter                                //签名参数
-hmac key       create hashed MAC with key                         //制作一个hmac 使用key
-mac algorithm  create MAC (not neccessarily HMAC)                 //制作一个mac
-macopt nm:v    MAC algorithm parameters or key                    //mac算法参数或者key
-engine e       use engine e, possibly a hardware device.          //使用硬件或者三方加密库
-md4            to use the md4 message digest algorithm            //摘要算法使用md4
-md5            to use the md5 message digest algorithm            //摘要算法使用md5
-ripemd160      to use the ripemd160 message digest algorithm      //摘要算法使用ripemd160
-sha            to use the sha message digest algorithm            //摘要算法使用sha
-sha1           to use the sha1 message digest algorithm           //摘要算法使用sha1
-sha224         to use the sha224 message digest algorithm         //摘要算法使用sha223
-sha256         to use the sha256 message digest algorithm         //摘要算法使用sha256
-sha384         to use the sha384 message digest algorithm         //摘要算法使用sha384
-sha512         to use the sha512 message digest algorithm         //摘要算法使用sha512
-whirlpool      to use the whirlpool message digest algorithm      //摘要算法使用whirlpool

3、dgst使用示例

1、仅做摘要运算而不做签名操作

/*对file.txt文件使用sha1算法进行hash运算*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -sha1 file.txt
SHA1(file.txt)
= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9
/*指定–non-fips-allow参数,与fips标准有关,尚待研究*/
linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst –sha1 –non-fips-allow file.txt 
SHA1(file.txt)= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9 
/*指定-d参数,打印调试消息*/
linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst -sha1 -d file.txt 
BIO[02469910]:ctrl(6) - FILE pointer
BIO[02469910]:ctrl return 0
BIO[02469910]:ctrl(108) - FILE pointer
BIO[02469910]:ctrl return 1
BIO[02469910]:read(0,8192) - FILE pointer
BIO[02469910]:read return 37
BIO[02469910]:read(0,8192) - FILE pointer
BIO[02469910]:read return 0
SHA1(file.txt)= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9
BIO[02469910]:ctrl(1) - FILE pointer
BIO[02469910]:ctrl return 0
BIO[02469910]:Free - FILE pointer
/*指定-c -hex参数,以16进制打印结果*/
linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst -sha1 -c -hex file.txt 
SHA1(file.txt)= c9:94:ae:c2:a9:00:72:21:a9:b9:11:3b:8a:b6:0a:60:14:47:40:c9
/*指定-r参数,输出结果如下所示,然并卵……*/
linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst -sha1 -r file.txt 
c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9 *file.txt
/*指定-binary参数,输入结果为二进制*/
linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst -sha1 -binary file.txt 
ɔ�©r!��;��
`G@linuxidc@linuxidc:~/test$

2、使用RSA密钥进行签名验证操作

/*摘要算法选取sha256,密钥RSA密钥,对file.txt进行签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -sign RSA.pem -sha256 -out sign.txt file.txt
/*使用RSA密钥验证签名(prverify参数),验证成功*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -prverify RSA.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt
Verified OKt
/*从密钥中提取公钥*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl rsa -in RSA.pem -out pub.pem -pubout
writing RSA key
/*使用RSA公钥验证签名(verify参数),验证成功*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt
Verified OK

3、使用DSA密钥进行签名验证操作

/*使用DSA算法,摘要算法sha256,对file.txt进行签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -sign DSA.pem -sha256 -out sign.txt file.txt
/*使用DSA密钥验证签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -prverify DSA.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt
Verified OK
/*使用DSA算法,摘要算法dss1,对file.txt进行签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -sign DSA.pem -dss1 -out sign1.txt file.txt
/*使用DSA密钥验证签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -prverify DSA.pem -dss1 -signature sign1.txt file.txt
Verified OK
/*提取公钥*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dsa -in DSA.pem -out pub.pem -pubout
read DSA key
writing DSA key
/*使用DSA公钥验证签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -dss1 -signature sign1.txt file.txt
Verified OK
/*使用DSA公钥验证签名*/
linuxidc@linuxidc:
~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt
Verified OK
linuxidc@linuxidc:
~/test$

根据dgst man手册的定义,如果使用DSA算法进行签名验证,必须使用dss1摘要算法,但是本实验证明使用其他摘要算法也可以签名验证。此处不明白,希望大牛指点……

4、HMAC的使用

MAC 消息认证码,构造方法可以基于hash,也可以基于对称加密算法,HMAC是基于hash的消息认证码。数据和密钥作为输入,摘要信息作为输出,常用于认证。

linuxidc@linuxidc:~/test$ openssl dgst  -sha256 -hmac 123456  file.txt 
HMAC-SHA256(file.txt)= b8e92990b9fc2ac9b58fde06f4738dceb4fb1fc47b4d2234a9c3f152907b333a

例如用户登录服务器

1、服务器给客户端发送一个随机数

2、客户端使用随机数作为密钥和用户密码做HMAC,结果发送给服务器

3、服务器去除存储的用户密码,也是用随机数与用户密码做HMAC,根据HMAC结果是否一样确认用户身份。

4、遗留问题

dgst中sigopt、mac、macopt参数的含义即使用方法,因为doc都没给出具体例子,待研究openssl源码后进行补充

为什么使用DSA签名的时候可以选择其他hash算法(man 手册说只能使用dss1)

还有dgst的hmac和hmac参数,没错,你没看错,它的确提供了两个完全一样的参数,给出的解释还不一样,还是研究源码去吧.

可恶的openssl……

更多OpenSSL相关内容可以查看以下的有用链接: 

使用 OpenSSL 命令行构建 CA 及证书  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/124682.htm

Ubuntu安装OpenSSL  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-10/124001.htm

通过OpenSSL提供FTP+SSL/TLS认证功能,并实现安全数据传输 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-05/84986.htm

Linux下使用OpenSSL生成证书 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-05/117034.htm

利用OpenSSL签署多域名证书 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/108222.htm

在OpenSSL中添加自定义加密算法  http://www.linuxidc.com/Linux/2015-08/121749.htm

OpenSSL 的详细介绍请点这里
OpenSSL 的下载地址
请点这里

本文永久更新链接地址http://www.linuxidc.com/Linux/2016-04/130492.htm

linux
本文评论   查看全部评论 (0)
表情: 表情 姓名: 字数

       

评论声明
  • 尊重网上道德,遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
  • 承担一切因您的行为而直接或间接导致的民事或刑事法律责任
  • 本站管理人员有权保留或删除其管辖留言中的任意内容
  • 本站有权在网站内转载或引用您的评论
  • 参与本评论即表明您已经阅读并接受上述条款