信息安全导论实验二

信息安全导论实验二
Public-Key Cryptography and PKI
一、实验目的
通过对OpenSSL的熟练应用来完成一系列关于证书的操作，包括公/私钥对的申请、分离公钥、加密、解密、数字签名、测速、计算Hash值、安全通信等，加深对于公钥加密、私钥解密的过程和公钥设施、CA等概念的理解。

二、实验结果
a.配置f文件
在/home/slahser目录下创建一个文件夹certs，专门存放这次实验的内容，将f文件复制到/home/slahser/certs（默认目录），用sudo gedit 命令打开并将其中的变量dir修改为默认目录/home/slahser/certs（需要改动两处），保存退出。

f文件配置完毕。

根据配置的内容，在默认目录下创建index.txt和serial两个文件。

通过助教所给命令，顺利得到ca.key和ca.crt两个文件，如下图：
b.Task2 给颁发证书
运用指令：openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -config f
使用助教所给命令得到server.key
使用助教所给命令得到server.csr
使用助教所给命令，CA使用CSR文件生成证书，并且写入CRT文件
c.Task3 对网站使用PKI
首先修改本地hosts文件使网址指向本地IP 127.0.0.1
使用的命令是sudo gedit /etc/hosts,修改后的hosts文件如下
将私钥server.key和证书server.crt合成server.pem，然后用s_server令启动服务器server，这时候在火狐中打开https://:4433/，这时候网页会显示证书不被信任：
原因：颁发机构的证书不被信任
将ca.crt手动导入火狐的信任证书列表后，刷新页面，网页能正常打开
此时终端的server显示accept即成功。

d.Task4 用PKI与建立安全的TCP连接
运用助教给的client.key和server.key，然后用自己生成的两个key去替换，效果图一样，在此合并为两张结果图：可以清楚的看到，得到了：”Hello World！Client这一端得到了：”I hear you.“
e.Task5 RSA算法和AES算法的性能比较
用RSA算法加密message.txt后生成message_enc.txt，解密后生成message_dec.txt
生成一个密钥：openssl genrsa -out test.key 1024
用openssl将test.key中的公钥提取出来：openssl rsa -in test.key
-pubout -out test_pub.key
用公钥加密文件。

在默认目录（/home/ustc/certs）中创建一个文本文件message.txt，然后利用此前生成的公钥test_pub.key加密文件：openssl rsautl -encrypt -in message.txt -inkey test_pub.key -pubin -out
message_enc.txt
用私钥test.key解密文件:openssl rsautl -decrypt -in message_enc.txt -inkey test.key -out message_dec.txt
用AES算法加密message.txt后生成message_aes_enc.txt，解密后生成message_aes_dec.txt
加密文件：openssl enc -aes-128-ecb -in message.txt -out message_aes_enc.txt
解密文件：openssl enc -aes-128-ecb -in message_aes_enc.txt -out message_aes_dec.txt –d
测RSA算法速度（5次）
rsautl -encrypt -in message.txt -inkey test_pub.key -pubin -out
message_enc.txt) 2> rsa_enc_time1.txt（后面四次把1替换成2、3、4、5）
分析：RSA平均加密时间为：0.012s,平均解密时间为0.014s
测AES算法速度（5次）
(time openssl aes-128-cbc -d -salt -in message_aes_enc.txt -out message_aes_dec.txt) 2> aes_enc_time1.txt（后四次把1替换成2、3、4、5）
分析：AES平均加密时间比RSA长的多,平均解密时间也比RSA长的多。

但是这只是表面现象，因为AES在加密解密过程中均需要输入自己自定义的密码，实际上AES的加密解密速度还是比RSA要快，因为AES是对称加密的，而RSA 为不对称加密。

使用speed rsa和speed aes命令来比较
Speed rsa：
Speed aes：
分析：可见AES算法比RSA算法要快上很多。

RSA算法签名速度远快于校验速度，并且位数越大，这种领先速度越明显，签名速度相对于校验速度越快。

f.Task6 制作数字签名
数字签名的原理:
发送方将要发送的信息的摘要用私钥加密,形成数字签名,接收方收到信息后,对加密的摘要用发送方的公钥解密,自己对收到的信息进行摘要,比较两者是否一致,从而达到验证是否为发送方发来的信息.
生成公钥/私钥对private.pem:openssl genrsa -out private.pem 1024 分离出公钥public.pem:openssl rsa -in private.pem -out public.pem -outform PEM -pubout
计算hash并且Sign hash(用SHA256算法为文件example.txt签名,输出到文件example.sha256,签名的private key必须为SHA256算法产生的，保存在文件private.pem中):dgst -sha256 -sign private.pem-
out example.sha256 example.txt
用SHA256算法验证example.txt的数字签名example.sha256，验证的private key为SHA256算法产生的文件private.pemdgst -SHA256 -prverify private.pem -signature example.sha256 example.txt
实验结果截图：
校验成功（下图的上半部分可见”Verified OK“）：
观察结果：1、修改一下example.txt然后再次验证，就会得到上图的下半部分（显示为”Verification Failure“）
2、两次计算example.txt的hash值会发现两次不一样。

3、这个实验证明了数字签名具有防抵赖防篡改的作用，只要通过验证就能确定文件唯一的是对方的（防抵赖），在传播过程中没有受到篡改（防篡改），因为原文件只要稍微的修改一下，在对数字签名进行校验的过程中就不能通过。