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利用 OpenSSL 进行国际算法加密通信实验 - 实践

news 2026/3/27 10:08:06

一、实验前置准备

系统版本：OpenEuler 22.04

实验平台：天枢一体化虚拟仿真平台

(1). OpenSSL安装与版本验证

openEuler默认预装OpenSSL，但需确认完整性和版本（推荐1.1.1及以上，拥护主流国际算法）：

# 检查OpenSSL版本
openssl version

# 若未安装/版本过低，执行安装（openEuler用dnf包管理器）
sudo dnf install openssl openssl-devel -y

# 再次验证安装成功
openssl version

正常输出示例：OpenSSL 1.1.1k FIPS 25 Mar 2021（openEuler 22.03 LTS默认版本）。

二、实验1：对称加密（AES-256-CBC）- 文件加解密

AES是国际标准对称加密算法（NIST认证），CBC是常用的分组加密模式，适合小内容加密，也是加密通信的基础。

实验步骤

（1）创建测试文件（用于验证加解密效果）：

echo "OpenEuler OpenSSL AES Encryption Test" > test.txt
cat test.txt # 查看原文件内容

（2）生成AES密钥和初始化向量（IV）：

AES-256得256位（32字节）密钥，CBC模式要求IV长度等于分组长度（AES分组为128位/16字节）：

# 生成256位AES密钥（16进制格式）
openssl rand -hex 32 > aes_key.txt
# 生成128位IV（16进制格式）
openssl rand -hex 16 > aes_iv.txt

# 查看生成的密钥/IV（可选）
cat aes_key.txt
cat aes_iv.txt

（3）AES-256-CBC加密文件：

openssl enc -aes-256-cbc -in test.txt -out test_encrypted.enc -K $(cat aes_key.txt) -iv $(cat aes_iv.txt)

命令解释：

enc：OpenSSL加密/解密核心指令；

-aes-256-cbc：指定算法为AES-256-CBC（国际标准对称算法）；

-in/-out：输入/输出材料路径；

-K：指定16进制格式的密钥（区分大小写，需与生成的一致）；

-iv：指定16进制格式的初始化向量。

（4）解密验证：

openssl enc -d -aes-256-cbc -in test_encrypted.enc -out test_decrypted.txt -K $(cat aes_key.txt) -iv $(cat aes_iv.txt)

关键参数：-d表示解密模式。

（5）验证结果：

cat test_decrypted.txt

输出应与原文件test.txt完全一致，说明AES加解密成功。

三、实验2：非对称加密（RSA）- 密钥交换与签名验签

RSA是国际标准非对称加密算法，用于加密通信的密钥交换（如TLS握手）和数字签名（防篡改/伪造），实验步骤如下：

实验步骤

（1）生成RSA私钥（2048位，安全与性能平衡）：

openssl genrsa -out rsa_private.key 2048

解释：genrsa生成RSA私钥，2048位是主流安全长度（4096位更安全但速度慢）。

（2）从私钥提取公钥：

openssl rsa -in rsa_private.key -pubout -out rsa_public.key

解释：-pubout指定输出公钥（公钥可公开，私钥需严格保密）。

（3）公钥加密小数据（RSA适合加密密钥/短数据）：

openssl rsautl -encrypt -inkey rsa_public.key -pubin -in test.txt -out test_rsa_encrypted.enc

解释：

rsautl：RSA加解密工具；

-encrypt：加密模式；

-pubin：表示输入的是公钥文档。

（4）私钥解密验证：

openssl rsautl -decrypt -inkey rsa_private.key -in test_rsa_encrypted.enc -out test_rsa_decrypted.txt

验证：cat test_rsa_decrypted.txt应与原文件内容一致。

（5）扩展：数字签名与验签（通信防篡改）：

# 用私钥生成SHA256签名
openssl dgst -sha256 -sign rsa_private.key -out test.sig test.txt

# 用公钥验签（验证文件未被篡改）
openssl dgst -sha256 -verify rsa_public.key -signature test.sig test.txt

验签成功输出：Verified OK；若修改test.txt后验签，会输出Verification Failure。