1、信息摘要和數字簽名概述
信息摘要：對數據進行處理，得到一段固定長度的結果，其特點輸入：
1、輸出長度固定。即輸出長度和輸入長度無關。
2、不可逆。即由輸出數據理論上不能推導出輸入數據
4、對輸入數據敏感。當輸入數據變化極小時，輸出數據也會發生明顯的變化
5、防碰撞。即不同的數據數據得到相同輸出數據的可能性極低。
由於信息摘要有上述特點，一般保證數據的完整性，對一個大文件進行摘要運算，得到其摘要值。通過網絡或者其他渠道傳輸后，通過驗證其摘要值，確定大文件本身有沒有發生變化。
數字簽名：數字簽名其實分成兩步，首先對原始文件進行摘要運算，得到摘要值，然后使用公開密鑰算法中的私鑰對摘要值進行加密。其簽名和驗證過程如下圖所示
有數字簽名的過程可以知道，對發送信息進行數字簽名，可以保證數字簽名的完整性、真實性、不可抵賴性。即接收者可以確認消息的來源、消息的真實，發送者不可以抵賴自己發送的消息，與現實生活中簽名的作用大致相同。
2、摘要算法和數字簽名相關指令及用法
目前openssl提供的摘要算法有md4、md5、ripemd160、sha、sha1、sha224、sha256、sha512、sha384、wirlpool。可以通過openssl dgst -命令查看。
上面我們已經提到了，數字簽名分為摘要和加密兩部分。在openssl提供的指令中，並沒有區分兩者。而是在摘要算法指令中包含了簽名和校驗參數。例如我們適用openssl md5 -命令可以看到它提供的選項有簽名和驗證等參數。
在openssl中單獨使用摘要算法指令完成摘要或者簽名操作，也可以通過dgst完成相同的操作。在簽名的時候多數使用RSA私鑰或者DSA私鑰，當使用RSA私鑰的時候，我們可以使用單獨的摘要算法指令指定摘要算法進行簽名，但當使用DSA使用簽名的時候，就必須使用dgst指令，因為使用DSA簽名的時候必須使用DSA自身的摘要算法，而openssl沒有為它提供相應的指令。
/*有明文文件file.txt和RSA密鑰RSA.pem*/ xlzh@cmos:~/test$ ls file.txt RSA.pem /*使用md5指令指定sha1算法，對file.txt進行簽名，生成簽名文件sign1.txt*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl md5 -sha1 -sign RSA.pem -out sign1.txt file.txt /*使用md5指令指定sha1算法，對file.txt進行簽名，生成簽名文件sign1.txt*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 -sign RSA.pem -out sign2.txt file.txt /*兩個簽名文件一樣，說明兩個指令完成相同的功能*/ xlzh@cmos:~/test$ diff sign1.txt sign2.txt
可以看到md5和dgst完成相同的功能。不過讓人糾結的是使用md5進行簽名的時候可以指定其他摘要算法，筆者覺得太別扭了。所以建議做摘要和簽名驗證時使用dgst指令，忘記其他……
dgst指令用法介紹如下
xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst - unknown option '-' options are -c to output the digest with separating colons //輸出的摘要信息以分號隔離，和-hex同時使用 -r to output the digest in coreutils format //指定輸出的格式 -d to output debug info //輸出BIO調試信息 -hex output as hex dump //以16進制打印輸出結果 -binary output in binary form //輸出二進制結果 -hmac arg set the HMAC key to arg //指定hmac的key -non-fips-allow allow use of non FIPS digest //允許使用不符合fips標准的摘要算法 -sign file sign digest using private key in file //執行簽名操作，后面指定私鑰文件 -verify file verify a signature using public key in file //執行驗證操作，后面指定公鑰文件，與prverfify不能同時使用 -prverify file verify a signature using private key in file //執行驗證操作，后面指定密鑰文件，與verfify不能同時使用 -keyform arg key file format (PEM or ENGINE) //指定密鑰文件格式，pem或者engine
-out filename output to filename rather than stdout //指定輸出文件，默認標准輸出 -signature file signature to verify //指定簽名文件，在驗證簽名時使用 -sigopt nm:v signature parameter //簽名參數 -hmac key create hashed MAC with key //制作一個hmac 使用key -mac algorithm create MAC (not neccessarily HMAC) //制作一個mac -macopt nm:v MAC algorithm parameters or key //mac算法參數或者key -engine e use engine e, possibly a hardware device. //使用硬件或者三方加密庫 -md4 to use the md4 message digest algorithm //摘要算法使用md4 -md5 to use the md5 message digest algorithm //摘要算法使用md5 -ripemd160 to use the ripemd160 message digest algorithm //摘要算法使用ripemd160 -sha to use the sha message digest algorithm //摘要算法使用sha -sha1 to use the sha1 message digest algorithm //摘要算法使用sha1 -sha224 to use the sha224 message digest algorithm //摘要算法使用sha223 -sha256 to use the sha256 message digest algorithm //摘要算法使用sha256 -sha384 to use the sha384 message digest algorithm //摘要算法使用sha384 -sha512 to use the sha512 message digest algorithm //摘要算法使用sha512 -whirlpool to use the whirlpool message digest algorithm //摘要算法使用whirlpool
3、dgst使用示例
1、僅做摘要運算而不做簽名操作
/*對file.txt文件使用sha1算法進行hash運算*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 file.txt SHA1(file.txt)= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9
/*指定–non-fips-allow參數，與fips標准有關，尚待研究*/
xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst –sha1 –non-fips-allow file.txt
SHA1(file.txt)= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9
/*指定-d參數,打印調試消息*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 -d file.txt BIO[02469910]:ctrl(6) - FILE pointer BIO[02469910]:ctrl return 0 BIO[02469910]:ctrl(108) - FILE pointer BIO[02469910]:ctrl return 1 BIO[02469910]:read(0,8192) - FILE pointer BIO[02469910]:read return 37 BIO[02469910]:read(0,8192) - FILE pointer BIO[02469910]:read return 0 SHA1(file.txt)= c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9 BIO[02469910]:ctrl(1) - FILE pointer BIO[02469910]:ctrl return 0 BIO[02469910]:Free - FILE pointer /*指定-c -hex參數，以16進制打印結果*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 -c -hex file.txt SHA1(file.txt)= c9:94:ae:c2:a9:00:72:21:a9:b9:11:3b:8a:b6:0a:60:14:47:40:c9 /*指定-r參數，輸出結果如下所示，然並卵……*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 -r file.txt c994aec2a9007221a9b9113b8ab60a60144740c9 *file.txt /*指定-binary參數，輸入結果為二進制*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha1 -binary file.txt ɔ�©r!��;�� `G@xlzh@cmos:~/test$
2、使用RSA密鑰進行簽名驗證操作
/*摘要算法選取sha256，密鑰RSA密鑰，對file.txt進行簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sign RSA.pem -sha256 -out sign.txt file.txt /*使用RSA密鑰驗證簽名(prverify參數)，驗證成功*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -prverify RSA.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt Verified OKt /*從密鑰中提取公鑰*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl rsa -in RSA.pem -out pub.pem -pubout writing RSA key /*使用RSA公鑰驗證簽名(verify參數)，驗證成功*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt Verified OK
3、使用DSA密鑰進行簽名驗證操作
/*使用DSA算法，摘要算法sha256，對file.txt進行簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sign DSA.pem -sha256 -out sign.txt file.txt /*使用DSA密鑰驗證簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -prverify DSA.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt Verified OK /*使用DSA算法，摘要算法dss1，對file.txt進行簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sign DSA.pem -dss1 -out sign1.txt file.txt /*使用DSA密鑰驗證簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -prverify DSA.pem -dss1 -signature sign1.txt file.txt Verified OK /*提取公鑰*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dsa -in DSA.pem -out pub.pem -pubout read DSA key writing DSA key /*使用DSA公鑰驗證簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -dss1 -signature sign1.txt file.txt Verified OK /*使用DSA公鑰驗證簽名*/ xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -verify pub.pem -sha256 -signature sign.txt file.txt Verified OK xlzh@cmos:~/test$
根據dgst man手冊的定義，如果使用DSA算法進行簽名驗證，必須使用dss1摘要算法，但是本實驗證明使用其他摘要算法也可以簽名驗證。此處不明白，希望大牛指點……
4、HMAC的使用
MAC 消息認證碼，構造方法可以基於hash，也可以基於對稱加密算法，HMAC是基於hash的消息認證碼。數據和密鑰作為輸入，摘要信息作為輸出，常用於認證。
xlzh@cmos:~/test$ openssl dgst -sha256 -hmac 123456 file.txt HMAC-SHA256(file.txt)= b8e92990b9fc2ac9b58fde06f4738dceb4fb1fc47b4d2234a9c3f152907b333a
例如用戶登錄服務器
1、服務器給客戶端發送一個隨機數
2、客戶端使用隨機數作為密鑰和用戶密碼做HMAC，結果發送給服務器
3、服務器去除存儲的用戶密碼，也是用隨機數與用戶密碼做HMAC，根據HMAC結果是否一樣確認用戶身份。
4、遺留問題
dgst中sigopt、mac、macopt參數的含義即使用方法，因為doc都沒給出具體例子，待研究openssl源碼后進行補充
為什么使用DSA簽名的時候可以選擇其他hash算法(man 手冊說只能使用dss1)
還有dgst的hmac和hmac參數，沒錯，你沒看錯，它的確提供了兩個完全一樣的參數，給出的解釋還不一樣，還是研究源碼去吧.
可惡的openssl……
轉自:https://www.cnblogs.com/gordon0918/p/5382541.html