Posts

本文介绍 OpenSSL 3.x 中自定义 Engine 的开发方法，帮助你实现硬件安全模块（HSM）集成、国密算法扩展等需求。 什么是 OpenSSL Engine？ OpenSSL Engine 是 OpenSSL 密码学操作的可插拔后端实现。通过 Engine，你可以： 集成硬件安全模块（HSM） 使用国密算法（如 SM2/SM3/SM4） 调用专用的加密加速卡 实现自定义的密码学算法 查看可用 Engine 系统已内置多个 Engine，使用以下命令查看： 1 openssl engine -t 输出示例： 1 2 3 4 5 6 (dynamic) Dynamic engine loading support [ unavailable ] (padlock) VIA PadLock (no-RNG, no-ACE) [ unavailable ] (afalg) AFALG engine [ unavailable ] [ unavailable ] 表示该 Engine 在当前系统上不可用，但可以加载。 使用动态 Engine 加载 OpenSSL 支持动态加载自定义 Engine。创建一个简单的配置文件进行测试： 1 2 3 4 5 # 创建 Engine 配置目录 mkdir -p ~/....

在需要对加密操作进行合规性控制的场景中，FIPS 140-2（或 FIPS 140-3）是一个重要的标准。本文介绍如何在 OpenSSL 中启用和配置 FIPS 模式。 什么是 FIPS 140-2？ FIPS 140-2 是美国国家标准与技术研究院（NIST）发布的密码学模块安全要求标准。它定义了四个安全等级（Level 1-4），要求密码学实现经过严格测试和验证。 关键点： 强制要求在政府机构和受监管行业使用 OpenSSL 通过 FIPS 模块（OpenSSL-FIPS）提供支持 FIPS 模式开启后，仅允许使用经认证的加密算法 环境检查 首先检查当前 OpenSSL 版本： 1 openssl version -a 注意输出中的 FIPS 标记。如果显示 fips-mode 相关信息，说明已支持 FIPS。 安装 OpenSSL FIPS 模块 方法一：使用系统包管理器（推荐） Ubuntu/Debian： 1 2 sudo apt update sudo apt install openssl-fips RHEL/CentOS： 1 sudo yum install openssl-fips 方法二：从源码编译 1 2 3 4 5 6 7 8 9 # 下载 OpenSSL FIPS 模块源码（以 2....

TLS 1.3 是目前最安全的传输层协议版本，相比 TLS 1.2 有显著的性能和安全优势。本文介绍如何在 Nginx 中正确配置 TLS 1.3，并提供经过验证的配置示例。 TLS 1.3 的核心优势 TLS 1.3 相比 TLS 1.2 有以下关键改进： 握手简化：从 2-RTT 降至 1-RTT（0-RTT 可选），连接建立更快 移除不安全算法：仅保留 AEAD 加密套件，禁用 CBC 模式和 RC4 前向安全性：强制使用 ECDHE 密钥交换，始终支持 PFS 抗重放攻击：0-RTT 模式有重放保护机制 基础配置 以下是 Nginx TLS 1.3 的基础配置： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 server { listen 443 ssl http2; server_name example....

ChaCha20-Poly1305 是 TLS 1.2 和 TLS 1.3 中广泛使用的 AEAD（带认证的加密）密码套件，尤其在移动设备上因性能优势被广泛采用。本文深入解析其加密原理及 OpenSSL 命令行实现。 1. 什么是 AEAD？ AEAD（Authenticated Encryption with Associated Data）同时提供： 机密性：通过加密保护数据隐私 完整性：通过 MAC（消息认证码）验证数据未被篡改 关联数据：可选择性地对未加密的元数据进行认证 常见的 AEAD 组合包括 AES-GCM、ChaCha20-Poly1305、ChaCha20-Poly1305-IETF。 2. ChaCha20 加密算法 2.1 算法概述 ChaCha20 是 Daniel J. Bernstein 于 2008 年设计的流密码算法，作为 Salsa20 的改进版本。其核心特点： 特性 说明 类型 对称流密码 密钥长度 256 位 Nonce 长度 96 位（12 字节） 块大小 512 位（64 字节） 迭代次数 20 轮（故名 ChaCha20） 2.2 加密原理 ChaCha20 使用**置换置换网络（PRP）**结构，将密钥、Nonce 和计数器混合生成 512 位的密钥流块： 1 2 ChaCha20(key, nonce, counter) → keystream blocks ciphertext = plaintext ⊕ keystream 核心操作包括：...

在 OpenSSL 编程中，SSL_get_error() 是排查 SSL/TLS 连接问题的核心函数。当 SSL_read() 或 SSL_write() 返回负数时，需要调用它来确定具体的错误类型。本文详细介绍各错误码的含义及处理方法。 函数原型 1 2 3 #include <openssl/ssl.h> int SSL_get_error(const SSL *ssl, int ret); ret 是上次 SSL 操作的返回值（通常为负数），函数返回以下错误码之一： 错误码 常量 含义 0 SSL_ERROR_NONE 操作成功完成 1 SSL_ERROR_SSL 协议层面的内部错误 2 SSL_ERROR_WANT_READ 操作未完成，需要更多数据 3 SSL_ERROR_WANT_WRITE 操作未完成，需要写入更多数据 4 SSL_ERROR_WANT_X509_LOOKUP 等待 X509 回调完成 5 SSL_ERROR_SYSCALL 系统调用错误，检查 errno 6 SSL_ERROR_ZERO_RETURN 对端关闭连接 7 SSL_ERROR_WANT_CONNECT 等待连接完成 8 SSL_ERROR_WANT_ACCEPT 等待 Accept 完成 9 SSL_ERROR_WANT_ASYNC 等待异步操作 10 SSL_ERROR_WANT_ASYNC_JOB 等待异步任务 11 SSL_ERROR_WANT_CLIENT_HELLO_CB 等待 ClientHello 回调 12 SSL_ERROR_WANT_RETRY_VERIFY 等待重试验证 常见错误码详解 SSL_ERROR_SSL (1) 这是最常见的错误，表示协议层面的内部错误。通常由以下原因导致：...

什么是 FIDO2 安全密钥？ FIDO2 是一个开放认证标准，旨在提供更安全的密码替代方案。在 SSH 认证场景中，FIDO2 安全密钥（如 YubiKey、Titan Security Key 等）可以存储私钥，实现硬件级别的私钥保护。 与传统 SSH 密钥相比，FIDO2 安全密钥具有以下优势： 私钥永不离开硬件设备：即使计算机被攻破，攻击者也无法获取私钥 需要物理按键：每次认证都需要用户触摸密钥确认，防止远程恶意使用 支持 PIN 保护：可设置 PIN 码作为额外验证层 支持常驻密钥：密钥可存储在设备上，在多台机器间共享使用 支持的密钥类型 OpenSSH 支持两种 FIDO2 密钥类型： ecdsa-sk：基于 ECDSA 曲线的安全密钥 ed25519-sk：基于 Ed25519 的安全密钥（推荐） 生成 FIDO2 SSH 密钥 基本生成命令 1 ssh-keygen -t ed25519-sk -C "your-email@example.com" 生成过程中需要： 按提示触碰安全密钥的金属感应区 输入设备 PIN 码（如已设置） 常用生成选项 1. 创建常驻密钥（可在多台设备使用） 1 ssh-keygen -t ed25519-sk -O resident -C "resident-key@example.com" 常驻密钥存储在安全密钥内部，可通过 ssh-add -K 从其他机器加载。 2. 禁用触控要求（不推荐） 1 ssh-keygen -t ed25519-sk -O no-touch-required -C "no-touch@example....

深入解析 TLS 1.3 握手摘要（Transcript）机制，以及 CertificateVerify 消息如何验证证书私钥所有权。

引言 CRYSTALS-Kyber 是 NIST 后量子密码学标准中的核心密钥封装机制（Key Encapsulation Mechanism, KEM），于 2024 年正式发布。作为 TLS 1.3 未来版本中 ECDHE 的潜在替代方案，理解 Kyber 的工作原理对于安全工程师至关重要。本文将深入解析 Kyber 的数学基础和工作流程。 1. 为什么需要后量子 KEM？ 传统 TLS 1.3 使用 ECDHE（椭圆曲线 Diffie-Hellman）进行密钥交换，其安全性基于有限域上离散对数问题的困难性。 量子计算机的 Shor 算法能在多项式时间内解决： 整数分解问题（RSA 密钥） 离散对数问题（ECDSA、ECDHE 密钥） 这意味着：一旦拥有足够大规模的量子计算机，当前基于 RSA 和 ECC 的密钥交换将不再安全。 后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）应运而生——设计能够抵御量子攻击的经典算法。NIST 于 2024 年正式发布后量子密码学标准，CRYSTALS-Kyber 正是其中的核心算法。 2. 格理论基础 Kyber 的安全性建立在**格理论（Lattice-based Cryptography）**之上。 什么是格？ 格（Lattice）是 n 维空间中一组线性无关向量的整数线性组合。用数学语言描述： 给定 n 个线性无关的向量 b₁, b₂, …, bₙ ∈ ℝⁿ，格 L 是这些向量的所有整数线性组合的集合： 1 L = { Σᵢ aᵢbᵢ | aᵢ ∈ ℤ } 格困难问题 格密码学的安全性基于以下困难问题：...

什么是 OCSP Must-Staple OCSP Must-Staple（RFC 6066 第 8 节定义）是一种证书扩展，用于告知客户端证书颁发机构（CA）要求在 TLS 握手时必须提供 OCSP 响应。通过此扩展，客户端可以拒绝与无法提供有效 OCSP 响应（或 OCSP stapling）的服务器建立连接。 作用机制 当证书包含 Must-Staple 扩展时： 服务器端：必须在 TLS 握手时通过 OCSP stapling 发送预缓存的 OCSP 响应 客户端验证：支持 Must-Staple 的客户端会检查 stapled OCSP 响应是否存在且有效 连接拒绝：如果服务器未提供有效的 OCSP 响应，客户端将拒绝建立连接 安全价值 Must-Staple 主要防止以下攻击场景： 防止吊销绕过：攻击者无法通过阻止客户端直接查询 OCSP 服务器来绕过证书吊销检查 减少客户端到 CA 的网络请求：通过 stapling 减少延迟和隐私泄露 强制证书状态检查：确保每次连接都进行证书有效性验证 验证证书是否包含 Must-Staple 使用 Let’s Encrypt 证书（推荐） Let’s Encrypt 签发的证书默认包含 Must-Staple 扩展。可以使用以下方式验证： 1 2 # 查看证书扩展信息 openssl x509 -in /etc/letsencrypt/live/example.com/cert.pem -noout -text | grep -i "ocsp" 如果证书包含 Must-Staple，会看到类似输出：...

概述 随着量子计算技术的发展，传统加密算法面临潜在威胁。SSH 作为最常用的远程访问协议，其安全性尤为重要。本文介绍 OpenSSH 后量子密钥交换的配置方法，帮助管理员保护 SSH 连接免受"现在收集，以后解密"（Harvest Now, Decrypt Later）攻击。 为什么需要后量子密钥交换？ “现在收集，以后解密"攻击 即使量子计算机尚未实用化，攻击者已经开始收集加密的 SSH 流量。当量子计算机足够强大时，这些历史数据可能被解密。这就是所谓的"现在收集，以后解密”（也称"收获现在，解密 later"）攻击。 OpenSSH 官方文档指出：整个 SSH 连接的隐私取决于密钥协商。如果攻击者能够破解密钥协商，他们就能解密整个会话。攻击者无需实时执行此攻击——他们可以现在收集加密的 SSH 会话，然后在获得量子计算机后解密。 时间线 现在：攻击者开始收集加密数据 2030 年左右：RSA 和 ECDH 可能被量子计算机破解 2035 年：NIST 建议全面迁移到后量子密码学 OpenSSH 后量子支持历程 版本 发布时间 后量子支持 OpenSSH 9.0 2022年4月 默认启用 sntrup761x25519-sha512 OpenSSH 9.9 2024年 新增 mlkem768x25519-sha256 OpenSSH 10.0 2025年4月 mlkem768x25519-sha256 成为默认 OpenSSH 10.1 未来 未使用后量子算法时发出警告 RFC 9941 2026年4月 标准化 sntrup761x25519-sha512 支持的算法 混合密钥交换算法 sntrup761x25519-sha512 混合：NTRU Prime (sntrup761) + X25519 SHA-512 用于密钥派生 RFC 9941 标准化 mlkem768x25519-sha256...