(9) openssl enc(对称加密)

对称加密工具，了解对称加密的原理后就很简单了，原理部分见下文。

openssl   enc  -ciphername   [-in filename]   [-out filename]   [-pass arg]   [-e]  [-d] [-a/-base64]   [-k password]  [-S salt] [-salt] [-md] [-p/-P]

选项说明：

-ciphername        ：指定对称加密算法(如des3)，可独立于enc直接使用，如openssl des3或openssl enc -des3。推荐在enc后使用，这样不依赖于硬件

-md　　　　　　：指定单向加密算法，默认md5。该算法是拿来加密key部分的，见后文分析。

-in filename 　　 ：输入文件，不指定时默认是stdin

-out filename　　：输出文件，不指定时默认是stdout

-e　　　　　　　：对输入文件加密操作，不指定时默认就是该选项

-d　　　　　　　：对输入文件解密操作，只有显示指定该选项才是解密

-pass　　　　　  ：传递加、解密时的明文密码。若验证签名时使用的公钥或私钥文件是被加密过的，则需要传递密码来解密。

-k     　　　　　   ：已被"-pass"替代，现在还保留是为了兼容老版本的openssl

-base64　　　　  ：在加密后和解密前进行base64编码或解密，不指定时默认是二进制。注意，编码不是加解密的一部分，而是加解密前后对数据的格式"整理"

-a　　　　　　　 ： 等价于-base64

-salt　　　　　　 ：单向加密时使用salt复杂化单向加密的结果，此为默认选项，且使用随机salt值

-S salt　　　　　 ：不使用随机salt值，而是自定义salt值，但只能是16进制范围内字符的组合，即"0-9a-fA-F"的任意一个或多个组合

-p　　　　　　　 ：打印加解密时salt值、key值和IV初始化向量值（也是复杂化加密的一种方式），解密时还输出解密结果，见后文示例

-P　　　　　　　 ：和-p选项作用相同，但是打印时直接退出工具，不进行加密或解密操作

支持的单向加密算法有：

-md4            to use the md4 message digest algorithm
-md5            to use the md5 message digest algorithm
-ripemd160      to use the ripemd160 message digest algorithm
-sha            to use the sha message digest algorithm
-sha1           to use the sha1 message digest algorithm
-sha224         to use the sha224 message digest algorithm
-sha256         to use the sha256 message digest algorithm
-sha384         to use the sha384 message digest algorithm
-sha512         to use the sha512 message digest algorithm
-whirlpool      to use the whirlpool message digest algorithm

支持的对称加密算法有：

-aes-128-cbc               -aes-128-cbc-hmac-sha1     -aes-128-cfb
-aes-128-cfb1              -aes-128-cfb8              -aes-128-ctr
-aes-128-ecb               -aes-128-gcm               -aes-128-ofb
-aes-128-xts               -aes-192-cbc               -aes-192-cfb
-aes-192-cfb1              -aes-192-cfb8              -aes-192-ctr
-aes-192-ecb               -aes-192-gcm               -aes-192-ofb
-aes-256-cbc               -aes-256-cbc-hmac-sha1     -aes-256-cfb
-aes-256-cfb1              -aes-256-cfb8              -aes-256-ctr
-aes-256-ecb               -aes-256-gcm               -aes-256-ofb
-aes-256-xts               -aes128                    -aes192
-aes256                    -bf                        -bf-cbc
-bf-cfb                    -bf-ecb                    -bf-ofb
-blowfish                  -camellia-128-cbc          -camellia-128-cfb
-camellia-128-cfb1         -camellia-128-cfb8         -camellia-128-ecb
-camellia-128-ofb          -camellia-192-cbc          -camellia-192-cfb
-camellia-192-cfb1         -camellia-192-cfb8         -camellia-192-ecb
-camellia-192-ofb          -camellia-256-cbc          -camellia-256-cfb
-camellia-256-cfb1         -camellia-256-cfb8         -camellia-256-ecb
-camellia-256-ofb          -camellia128               -camellia192
-camellia256               -cast                      -cast-cbc
-cast5-cbc                 -cast5-cfb                 -cast5-ecb
-cast5-ofb                 -des                       -des-cbc
-des-cfb                   -des-cfb1                  -des-cfb8
-des-ecb                   -des-ede                   -des-ede-cbc
-des-ede-cfb               -des-ede-ofb               -des-ede3
-des-ede3-cbc              -des-ede3-cfb              -des-ede3-cfb1
-des-ede3-cfb8             -des-ede3-ofb              -des-ofb
-des3                      -desx                      -desx-cbc
-id-aes128-GCM             -id-aes128-wrap            -id-aes128-wrap-pad
-id-aes192-GCM             -id-aes192-wrap            -id-aes192-wrap-pad
-id-aes256-GCM             -id-aes256-wrap            -id-aes256-wrap-pad
-id-smime-alg-CMS3DESwrap  -idea                      -idea-cbc
-idea-cfb                  -idea-ecb                  -idea-ofb
-rc2                       -rc2-40-cbc                -rc2-64-cbc
-rc2-cbc                   -rc2-cfb                   -rc2-ecb
-rc2-ofb                   -rc4                       -rc4-40
-rc4-hmac-md5              -seed                      -seed-cbc
-seed-cfb                  -seed-ecb                  -seed-ofb

在给出openssl enc命令用法示例之前，先解释下对称加密和解密的原理和过程：

对称加解密时，它们使用的密码是完全相同的，例如"123456"，但这是密码，且是明文密码，非常不安全，所以应该对此简单密码进行复杂化。最直接的方法是使用单向加密计算出明文密码的hash值，单向加密后新生成的密码已经比较安全(称之为密钥比较好)，可以作为对称加密时的对称密钥。

另外，由于同一单向加密算法对相同明文密码的计算结果是完全一致的，这样解密时使用相同的单向加密算法就能计算出完全相同的密钥，也就是解密时的对称密钥。

如果想要更安全，还可以在对称加密后对加密文件进行重新编码，如使用"base64"、二进制或hex编码方式进行编码，但对应的在解密前就需要先解码，解码后才能解密。

所以，将对称加、解密的机制简单概括如下：

对称加密机制：

1、根据指定的单向加密算法，对输入的明文密码进行单向加密(默认是md5)，得到固定长度的加密密钥，即对称密钥，

2、再根据指定的对称加密算法，使用对称密钥加密文件，

3、最后重新编码加密后的文件。

      即单向加密明文密码结果作为对称密钥、使用对称密钥加密文件、对文件重新编码。

对称解密机制（加密的逆向操作）：

1、先解码文件

2、然后根据单向加密算法对解密时输入的明文密码计算得到对称密钥

3、依此对称密钥对称解密解码后的文件。

因此，解密过程中使用的解码方式、单向加密和对称加密算法都必须一致，且输入的密码必须是正确密码。

但需要注意的一点是，解密时可以不指定salt，因为加密时使用的salt会记录下来，解密时可以读取该salt。

如下图所示，分别是加密和解密过程示意图。

根据指定的单向加密算法(-md -md5)，对输入的明文密码(123456)进行单向加密得到固定长度的加密密钥，即对称密钥(f447b...15af)，再根据指定的对称加密算法(-des3)，使用对称密钥加密文件，最后重新编码(-a 即-abse64)加密后的文件

示例：

以加密/etc/fstab的备份文件/tmp/test.txt为例。

(1).首先测试openssl enc的编码功能。由于未指定密码选项"-k"或"-pass"，所以仅仅只进行编码而不进行加密（因为没有密码，没有得到对称密钥），因此也不会提示输入密码。

[root@docker121 ssl]# cat b.txt 
123456

[root@docker121 ssl]# openssl enc -a -in b.txt -out b_base64.txt

[root@docker121 ssl]# cat b_base64.txt
MTIzNDU2Cg==

再以base64格式进行解码。

[root@docker121 ssl]# openssl enc -a -d -in b_base64.txt
123456
[root@docker121 ssl]# openssl enc -a -d -in b_base64.txt -out bd_base64.txt
[root@docker121 ssl]# cat bd_base64.txt
123456

实际上，上述编码和解码的过程严格地说也是对称加密和解密，因为openssl enc默认会带上加密选项"-e"，只不过因为没有指定输入密码选项，使用的加密密码为空而已，且单向加密算法使用的也是默认值。解密时也一样。

(2).测试使用des3对称加密算法加密test.txt文件。

[root@docker121 ssl]# echo "to be or not to be" > test.txt

[root@docker121 ssl]# openssl enc -pass pass:123456 -md md5 -des3 -a -in test.txt -out e_test.txt

-pass  指定明文密码

-md    指定对明文密码单向加密的算法，得到对称密钥

-des3 使用对称密钥对称加密文件

-a       对加密后的文件进行base64编码

加密后，查看加密后文件test.1的结果。

[root@docker121 ssl]# cat e_test.txt 
U2FsdGVkX19QKanxgeD1ug1bEax99vkTj2GeihsIHzsmMAE/rDgO8A==

解密文件

[root@docker121 ssl]# openssl enc -d -a -pass pass:123456 -md md5 -des3 -in e_test.txt -out de_test.txt
[root@docker121 ssl]# cat de_test.txt
to be or not to be

(3).加密时带上点盐salt。其实不写时默认就已经加入了（-salt选项），只不过是加入随机盐值。使用-S可以指定明确要使用的盐的值。但是盐的值只能是16进制范围内字符的组合，即"0-9a-fA-F"的任意一个或多个组合。

[root@docker121 ssl]# openssl enc -pass pass:123456 -md md5 -des3 -S 'abcdef123' -a -in test.txt -out e2_test.txt
[root@docker121 ssl]# cat e2_test.txt
U2FsdGVkX1+rze8SMAAAAEmS219zSQxGpmEgf5ff2U1U4CELKCM2Ng==

解密，解密时不用指定salt值，即使指定了也不会影响解密结果。

[root@docker121 ssl]# openssl enc -d -pass pass:123456 -md md5 -des3 -a -in e2_test.txt -out de2_test.txt 
[root@docker121 ssl]# cat de2_test.txt 
to be or not to be

[root@docker121 ssl]# openssl enc -d -pass pass:123456 -md md5 -des3 -S 'abcdef123' -a -in e2_test.txt -out sde2_test.txt
[root@docker121 ssl]# cat sde2_test.txt
to be or not to be

(4).在测试下"-p"和"-P"选项的输出功能。小写字母p不仅输出密钥算法结果，还输出加解密的内容，而大写字母P则只输出密钥算法结果。

加密时的情况。

[root@localhost tmp]# openssl enc -a -des3    -S 'Fabc'    -in test.txt    -out test.1     -pass pass:123456 -md md5    -p
salt=FABC000000000000
key=885FC58E6C822AEFC8032B4B98FA0355F8482BD654739F3D
iv =5128FDED01EE1499

其中key就是单向加密明文密码后得到的对称密钥，iv是密码运算时使用的向量值。

再看解密时的情况，此处加上了salt

[root@localhost tmp]# openssl enc -a -des3 -d    -S 'Fabc'    -in test.1    -pass pass:123456 -md md5     -P
salt=FABC000000000000
key=885FC58E6C822AEFC8032B4B98FA0355F8482BD654739F3D
iv =5128FDED01EE1499

若解密时不指定salt，或者随意指定salt，结果如下。

[root@localhost tmp]# openssl enc -a -des3 -d -in test.1 -pass pass:123456 -md md5 -P
salt=FABC000000000000
key=885FC58E6C822AEFC8032B4B98FA0355F8482BD654739F3D
iv =5128FDED01EE1499

[root@localhost tmp]# openssl enc -a -des3 -S 'FabM' -d -in test.1 -pass pass:123456 -md md5 -P
salt=FABC000000000000
key=885FC58E6C822AEFC8032B4B98FA0355F8482BD654739F3D
iv =5128FDED01EE1499

可见，解密时，只要指定和加密时相同编码格式和单向加密算法，密钥的结果就是一样的，且解密时明确指定salt是无意义的，因为它可以读取到加密时使用的salt。

甚至，解密时指定不同的对称加密算法，密钥结果也是一样的。

[root@localhost tmp]# openssl enc -a -desx -d -in test.1 -pass pass:123456 -md md5 -p
salt=FABC000000000000
key=885FC58E6C822AEFC8032B4B98FA0355F8482BD654739F3D
iv =5128FDED01EE1499

由此，能推理出对称加密时使用的对称密钥和对称算法是毫无关系的。