OpenSSL CLI 散列函数 个人使用经验

前言

一篇简单的OpenSSL 散列使用经验，偶尔更新。

---

获取帮助

openssl dgst -h

输出如下：

Usage: dgst [options] [file...]

General options:
 -help               Display this summary
 -list               List digests
 -engine val         Use engine e, possibly a hardware device
 -engine_impl        Also use engine given by -engine for digest operations
 -passin val         Input file pass phrase source

Output options:
 -c                  Print the digest with separating colons
 -r                  Print the digest in coreutils format
 -out outfile        Output to filename rather than stdout
 -keyform format     Key file format (ENGINE, other values ignored)
 -hex                Print as hex dump
 -binary             Print in binary form
 -xoflen +int        Output length for XOF algorithms. To obtain the maximum security strength set this to 32 (or greater) for SHAKE128, and 64 (or greater) for SHAKE256
 -d                  Print debug info
 -debug              Print debug info

Signing options:
 -sign val           Sign digest using private key
 -verify val         Verify a signature using public key
 -prverify val       Verify a signature using private key
 -sigopt val         Signature parameter in n:v form
 -signature infile   File with signature to verify
 -hmac val           Create hashed MAC with key
 -mac val            Create MAC (not necessarily HMAC)
 -macopt val         MAC algorithm parameters in n:v form or key
 -*                  Any supported digest
 -fips-fingerprint   Compute HMAC with the key used in OpenSSL-FIPS fingerprint

Random state options:
 -rand val           Load the given file(s) into the random number generator
 -writerand outfile  Write random data to the specified file

Provider options:
 -provider-path val  Provider load path (must be before 'provider' argument if required)
 -provider val       Provider to load (can be specified multiple times)
 -propquery val      Property query used when fetching algorithms

Parameters:
 file                Files to digest (optional; default is stdin)

---

计算文件摘要

这是openssl dgst中最简单也是最常见的命令，例如计算一个文件的SHA-256摘要：

openssl dgst -SHA-256 _config.yml

此命令通过SHA-256散列算法计算当前工作目录下_config.yml文件的摘要，这是它的输出：

SHA2-256(_config.yml)= 10d90acf0a106d5258830937cf59bb8ecc3078c91efaecccd2212b9a8b93f98b

---

列出散列算法

OpenSSL可以使用以下指令列出其支持的散列算法，根据版本而异：

openssl dgst -list

个人使用的OpenSSL是3.1.2，它的输出如下：

Supported digests:
-blake2b512                -blake2s256                -md4
-md5                       -md5-sha1                  -mdc2
-ripemd                    -ripemd160                 -rmd160
-sha1                      -sha224                    -sha256
-sha3-224                  -sha3-256                  -sha3-384
-sha3-512                  -sha384                    -sha512
-sha512-224                -sha512-256                -shake128
-shake256                  -sm3                       -ssl3-md5
-ssl3-sha1                 -whirlpool

散列算法简单介绍

BLAKE2B-512

基于Chacha20的一种非常强大的散列函数，强度超过SHA-2，接近SHA-3，同时运行效率超过SHA-3，输出为512位。

BLAKE2S-256

基于Chacha20的一种非常强大的散列函数，强度超过SHA-2，接近SHA-3，同时运行效率超过SHA-3，输出为256位。

MD4

Ron Rivest设计的一种散列函数，输出128位，已经被证明存在碰撞。

MD5

Ron Rivest设计的一种散列函数，输出128位，已经被证明存在碰撞。虽然非常常用，但是已经过时。

SSL3-MD5

就是MD5。

MD5-SHA-1

一种双重散列，计算MD5值的SHA-1摘要以避免这两个算法各自的弱点。个人觉得不如SHA-256，这个用法也不常见。

MDC-2

基于分组密码的一种散列函数，输出取决于底层使用的分组密码。

RIPEMD

基于MD4设计的一种散列算法，输出默认为160位，不常见，并且存在碰撞。

RIPEMD-160

RIPEMD的160位版本，也就是默认实现。

RMD-160

就是RIPEMD-160。

SHA-1

NIST发布的一个早期散列算法，输出为160位，极为常见，虽然安全性比MD5要高一些，但仍然存在碰撞和前缀冲突攻击。

SSL3-SHA-1

就是SHA-1。

SHA-224

NIST SHA-2散列算法标准之一，采用SHA-256不同的初始值并截断输出而来，输出224位。安全性强大。

SHA-256

NIST SHA-2散列算法标准之一，最为常见的散列函数之一，输出256位，安全性强大，常用于HMAC、文件校验等。

SHA-384

NIST SHA-2散列算法标准之一，采用SHA-512不同的初始值并截断输出而来，输出384位，安全性强大。

SHA-512

NIST SHA-2散列算法标准之一，最为常见的散列函数之一，输出512位，安全性强大，常用于HMAC、文件校验等。

SHA-512-224

把SHA-512的输出截断为224位得到，常用于HMAC。

SHA-512-256

把SHA-512的输出截断为256位得到，常用于HMAC。

SHA-3-224

NIST SHA-3散列算法标准之一，可用于替换SHA-224，输出224位。SHA-3通常被认为比SHA-2更安全。

SHA-3-256

NIST SHA-3散列算法标准之一，可用于替换SHA-256，输出256位。SHA-3通常被认为比SHA-2更安全。

SHA-3-384

NIST SHA-3散列算法标准之一，可用于替换SHA-384，输出384位。SHA-3通常被认为比SHA-2更安全。

SHA-3-384

NIST SHA-3散列算法标准之一，可用于替换SHA-512，输出512位。SHA-3通常被认为比SHA-2更安全。

SHAKE-128

NIST SHA-3散列算法标准之一，输出可扩展，默认128位。

SHAKE-256

NIST SHA-3散列算法标准之一，输出可扩展，默认256位。

SM3

国密算法散列函数，输出256位，设计方面强度对标SHA-256，安全性可靠，但并未经过广泛验证，使用场景有限。

Whirlpool

一个基于大幅修改的AES结构的散列算法，输出512位，安全性非常强大。

---

输出选项说明

-c

通过冒号，逐字节分隔16进制输出，两个十六进制数为一组，例如：

openssl dgst -SHA-256 -c _config.yml

输出如下：

SHA2-256(_config.yml)= 10:d9:0a:cf:0a:10:6d:52:58:83:09:37:cf:59:bb:8e:cc:30:78:c9:1e:fa:ec:cc:d2:21:2b:9a:8b:93:f9:8b

-r

以Coreutils格式打印摘要，使其更容易与GNU工具集成，例如：

openssl dgst -SHA-256 -r _config.yml

输出如下：

10d90acf0a106d5258830937cf59bb8ecc3078c91efaecccd2212b9a8b93f98b *_config.yml

-out outfile

将摘要输出到一个文件中，而非stdout，例如：

openssl dgst -SHA-256 -out hash.txt _config.yml

摘要值将被输出到hash.txt文件当中。

-keyform format

指定密钥文件格式，可以接受PEM, DER, ENG等格式，例如：

openssl dgst -SHA-256 -sign private_key.pem -keyform PEM -out signature,bin data.txt

-hex

以16进制输出摘要，这个是默认行为，一般来说不加也是这样，例如：

openssl dgst -SHA-256 _config.yml

和

openssl dgst -SHA-256 -hex _config.yml

它们的输出一样：

SHA2-256(_config.yml)= 10d90acf0a106d5258830937cf59bb8ecc3078c91efaecccd2212b9a8b93f98b

-binary

以二进制输出摘要，例如：

openssl dgst -SHA-256 -binary _config.yml

此时一般会看到一团乱码，因为它会尝试以UTF-8之类的字符集进行解析：

??mRX?7蟉粠?x?桃!+殝擓

可以尝试把它输出到文件：

openssl dgst -SHA-256 -binary -out hash.bin _config.yml

-xoflen +int

对于可扩展输出函数（eXtendable-Output Functions)，例如SHAKE-128，SHAKE-256等，指定其输出长度。

例如，这是默认的SHAKE-128：

openssl dgst -SHAKE-128 _config.yml

它的输出为128位：

SHAKE-128(_config.yml)= 963197743bcc929737752110337fffd9

使用xoflen +int用户可以随意地调节它的输出字节数，对于SHAKE-128而言至多32字节（256位），对于SHAKE-256而言至多64字节（512位）。

例如，将输出调节为24字节（192位）：

openssl dgst -SHAKE-128 -xoflen 24 _config.yml

输出如下：

SHAKE-128(_config.yml)= 963197743bcc929737752110337fffd9662119d7a9b5c158

将输出调节为32字节（256位）：

openssl dgst -SHAKE-128 -xoflen 32 _config.yml

输出如下：

SHAKE-128(_config.yml)= 963197743bcc929737752110337fffd9662119d7a9b5c1589e93f9295bf8087a

-d 或 -debug

输出debug信息，例如：

openssl dgst -SHA-256 -d _config.yml

输出为：

BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(6) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 0
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(108) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 1
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(10) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 0
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(2) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 0
BIO[0x1fd3574d080]: read(0,8192) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: read return 1 processed: 3814
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(10) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 0
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(2) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 1
SHA2-256(_config.yml)= 10d90acf0a106d5258830937cf59bb8ecc3078c91efaecccd2212b9a8b93f98b
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl(1) - FILE pointer
BIO[0x1fd3574d080]: ctrl return 0
BIO[0x1fd3574d080]: Free - FILE pointer