OpenSSL学习心得
经过一段时间的学习，我对OpenSSL有了初步了解。下面是摘录和整理的一些内容，并对开发团队如何利用OpenSSL谈了一些自己的看法，供各位参考、讨论。
1 OpenSSL的由来及现状
OpenSSL是SSL协议的产品实现。它由加拿大人Eric A. Young和Tim J. Hudson发起设计的，他们自1995年开始编写后来具有巨大影响的OpenSSL软件包，这是一个没有太多限制的开放源代码的软件包，可以利用这个软件包做很多事情。1998年，OpenSSL项目组接管了OpenSSL的开发工作，并推出了OpenSSL的0.9.1版，到目前为止，OpenSSL的算法已经非常完善，对SSL2.0、SSL3.0以及TLS1.0都支持。OpenSSL目前最新的版本是2005年5月31日发布的0.9.8 Beta 3版。现在可以说OpenSSL项目是由全世界范围内志愿者组成的团体一起管理，他们使用Internet去交流、设计和开发这个OpenSSL工具和相关的文档。
OpenSSL采用C语言作为开发语言，使得OpenSSL具有优秀的跨平台性能，这对于广大技术
人员来说是一件非常美妙的事情，可以在不同的平台使用同样熟悉的东西。OpenSSL支持Linux、Windows、BSD、Mac、VMS等平台，这使得OpenSSL具有广泛的适用性。OpenSSL的源代码库可以从OpenSSL的自由下载，并可以免费用于任何商业或非商业的目的。许多类型的软件中的安全部分都使用了OpenSSL的库，如VOIP的OpenH323协议、Apache服务器、Linux安全模块等等。
2 OpenSSL功能
作为一个基于密码学的安全开发包，OpenSSL提供的功能相当强大和全面，囊括了主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能以及SSL协议，并提供了丰富的应用程序供测试或其它目的使用。 OpenSSL一共提供了8种对称加密算法，其中7种是分组加密算法，仅有的一种流加密算法是RC4。这7种分组加密算法分别是AES、DES、Blowfish、CAST、IDEA、RC2、RC5，都支持电子密码本模式（ECB）、加密分组链接模式（CBC）、加密反馈模式（金折网CFB）和
输出反馈模式（OFB）四种常用的分组密码加密模式。其中，AES使用的加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）分组长度是128位，其它算法使用的则是64位。事实上，DES算法里面不仅仅是常用的DES算法，还支持三个密钥和两个密钥3DES算法。
虽然每种加密算法都定义了自己的接口函数，但是OpenSSL还使用EVP封装了所有的对称加密算法，使得各种对称加密算法能够使用统一的API接口EVP_Encrypt和EVP_Decrypt进行数据的加密和解密，大大提供了代码的可重用性能。
2.2 非对称加密算法
OpenSSL一共实现了4种非对称加密算法，包括DH算法、RSA算法、DSA算法和椭圆曲线算法（EC）。DH算法一般用户密钥交换。RSA算法既可以用于密钥交换，也可以用于数字签名，当然，如果你能够忍受其缓慢的速度，那么也可以用于数据加密。DSA算法则一般只用于数字签名。
跟对称加密算法相似，OpenSSL也使用EVP技术对不同功能的非对称加密算法进行封装，提供了统一的API接口。如果使用非对称加密算法进行密钥交换或者密钥加密，则使用EV
P_Seal和EVP_Open进行加密和解密；如果使用非对称加密算法进行数字签名，则使用EVP_Sign和EVP_Verify进行签名和验证。
2.3 信息摘要算法
OpenSSL实现了5种信息摘要算法，分别是MD2、MD5、MDC2、SHA（SHA1）和RIPEMD。SHA算法事实上包括了SHA和SHA1两种信息摘要算法，此外，OpenSSL还实现了DSS标准中规定的两种信息摘要算法DSS和捞泥DSS1。
OpenSSL采用EVP_Digest接口作为信息摘要算法统一的EVP接口，对所有信息摘要算法进行了封装，提供了代码的重用性。当然，跟对称加密算法和非对称加密算法不一样，信息摘要算法是不可逆的，不需要一个解密的逆函数。
2.4 密钥和证书管理
密钥和证书管理是PKI的一个重要组成部分，OpenSSL为之提供了丰富的功能，支持多种标准。
首先，OpenSSL实现了ASN.1的证书和密钥相关标准，提供了对证书、公钥、私钥、证书请求以及CRL等数据对象的DER、PEM和BASE64的编解码功能。OpenSSL提供了产生各种公开密钥对和对称密钥的方法、函数和应用程序，同时提供了对公钥和私钥的DER编解码功能。并实现了私钥的PKCS#12和PKCS#8的编解码功能。OpenSSL在标准中提供了对私钥的加密保护功能，使得密钥可以安全地进行存储和分发。
在此基础上，OpenSSL实现了对证书的X.509标准编解码、PKCS#12格式的编解码以及线性排水沟施工图PKCS#7的编解码功能。并提供了一种文本数据库，支持证书的管理功能，包括证书密钥产生、请求产生、证书签发、吊销和验证等功能。
事实上，OpenSSL提供的CA应用程序就是一个小型的证书管理中心（CA），实现了证书签发的整个流程和证书管理的大部分机制。
2.5 SSL和TLS协议
虽然已经有众多的软件实现了OpenSSL的功能，但是OpenSSL里面实现的经络拍SSL协议能够让我们对SSL协议有一个更加清楚的认识，因为至少存在两点：一是OpenSSL实现的SSL协
议是开放源代码的，我们可以追究SSL协议实现的每一个细节；二是OpenSSL实现的SSL协议是纯粹的SSL协议，没有跟其它协议（如HTTP）协议结合在一起，澄清了SSL协议的本来面目。由于SSL协议现在经常跟HTTP协议在一起应用形成HTTPS协议，所以给很多人误认为SSL协议就是为了保护Web安全性的，这实在是一个很大的误解！
OpenSSL实现了SSL协议的SSLv2和SSLv3，支持了其中绝大部分算法协议。OpenSSL也实现了TLSv1.0，TLS是SSLv3的标准化版，虽然区别不大，但毕竟有很多细节不尽相同。OpenSSL除了提供了使用SSL协议和TLS协议的API接口函数之外，还提供了两个不错的应用程序S_Client和S_Server。S_Client用来模拟SSL客户端，可以用来测试SSL服务器，比如IIS和带mod_ssl的Apache等；而S_Server模拟了一个SSL服务器，可以用来测试SSL客户端，比如IE和Netscape等。事实上，由于是开放源代码的，S_Client和S_Server程序的源代码还是很好的OpenSSL的SSL接口API使用例子。
2.6 应用程序
OpenSSL的应用程序已经成为了OpenSSL重要的一个组成部分，其重要性恐怕是OpenSSL的开发者开始没有想到的。现在OpenSSL的应用中，很多都是基于OpenSSL的
应用程序而不是其API的，如OpenCA，就是完全使用OpenSSL的应用程序实现的。OpenSSL的应用程序是基于OpenSSL的密码算法库和SSL协议库写成的，所以也是一些非常好的OpenSSL的API使用范例，读懂所有这些范例，你对OpenSSL的API使用了解就比较全面了，当然，这也是一项锻炼你的意志力的工作。
OpenSSL的应用程序提供了相对全面的功能，在相当多的人看来，OpenSSL已经为自己做好了一切，不需要再做更多的开发工作了，所以，他们也把这些应用程序成为OpenSSL的指令。OpenSSL的应用程序主要包括密钥生成、证书管理、格式转换、数据加密和签名、温调节SSL测试以及其它辅助配置功能。
2.7 Engine机制
Engine机制的出现是在OpenSSL的0.9.6版的事情，开始的时候是将普通版本跟支持Engine的版本分开的，到了OpenSSL的0.9.7版，Engine机制集成到了OpenSSL的内核中，成为了OpenSSL不可缺少的一部分。
Engine机制目的是为了使OpenSSL能够透明地使用第三方提供的软件加密库或者硬件加密
设备进行加密。OpenSSL的Engine机制成功地达到了这个目的，这使得OpenSSL已经不仅仅是一个加密库，而是提供了一个通用地加密接口，能够与绝大部分加密库或者加密设备协调工作。当然，要使特定加密库或加密设备跟OpenSSL协调工作，需要写少量的接口代码，但是这样的工作量并不大，虽然还是需要一点密码学的知识。Engine机制的功能跟Windows提供的CSP功能目标是基本相同的。
2.8 辅助功能
前面介绍了OpenSSL的大部分功能，如果你第一次接触OpenSSL而又对密码学技术有所了解，这些功能相信会让你激动不已，如果你愿意，OpenSSL其实还有一些能让你高兴的地方。
首先最值的一提的就是OpenSSL的BIO机制。BIO机制是高梁红OpenSSL提供的一种高层IO接口，该接口封装了几乎所有类型的IO接口，如内存访问、文件访问以及Socket等。这使得代码的重用性大幅度提高，OpenSSL提供API的复杂性也降低了很多。前面介绍的EVP封装也提高了OpenSSL代码的可重用性。
从前面应用程序的介绍就可以得知，OpenSSL对于随机数的生成和管理也提供了一整套的解决方法和支持API函数。随机数的好坏是决定一个密钥是否安全的重要前提，OpenSSL给我提供了这么一个解决方案，虽然不一定在所有的应用中都能令人满意。
OpenSSL还提供了其它的一些辅助功能，如从口令生成密钥的API，证书签发和管理中的配置文件机制等等。如果你有足够的耐心，将会在深入使用OpenSSL的过程慢慢发现很多这样的小功能，让你不断有新的惊喜。
3 OpenSSL应用
OpenSSL的应用一般可以分为两种不同的方式：基于OpenSSL指令的应用和基于OpenSSL加密库和协议库的应用。前者更容易一些，而后者需要做的工作更多一些。当然，这些应用不一定是截然分开的，你当然可以两种都用一点，比如使用SSL协议的API，但是证书可以使用OpenSSL的指令签发。
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