在这个实验中，你将学习如何使用 OpenSSL 进行文件加密和解密，这是网络安全领域的一项关键技能。你将通过实际操作练习生成对称密钥，并应用 AES 加密算法来保护敏感数据。
本实验将引导你完成 OpenSSL 的安装、测试文件的创建，以及完整的加密 - 解密流程。通过这种实践经验，你将深入理解在实际应用中常用的基本数据保护技术。
在这一步中，你将安装 OpenSSL，它是一个用于实现安全通信的强大工具包。OpenSSL 提供了必要的加密功能，我们将在本实验后续部分使用这些功能来加密和解密文件。它被广泛应用于保障数据传输和存储的安全。
在开始之前，了解以下内容很重要：大多数 Linux 发行版通常默认包含 OpenSSL。不过，我们仍将进行安装过程，以确保你拥有正确的版本和所有必要的组件。以下是我们要做的事情：
首先，我们需要更新软件包列表。这能确保你的系统了解最新可用的软件版本：
sudo apt update现在我们将安装 OpenSSL。-y 标志会自动确认安装，这样你就无需在安装过程中输入 'yes'：
sudo apt install openssl -y安装完成后，让我们通过检查版本来验证安装是否成功。此命令会显示你系统上当前使用的 OpenSSL 版本：
openssl version你应该会看到类似以下的输出：
OpenSSL 3.0.2 15 Mar 2022 (Library: OpenSSL 3.0.2 15 Mar 2022)最后，我们将查看帮助菜单。这会显示所有可用的 OpenSSL 命令，并确认安装正常工作：
openssl help帮助输出会展示 OpenSSL 可以执行的各种加密操作，我们将在本实验的后续步骤中探索这些操作。
在这一步中，你将创建一个简单的文本文件，该文件将作为我们进行加密和解密练习的测试数据。使用已知的文本文件有助于验证我们的加密过程是否正确，因为我们可以轻松比较原始内容和解密后的内容。
让我们首先在你的项目目录中创建这个示例文件。我们将使用 nano 文本编辑器，它对初学者来说很友好，但你也可以使用任何你熟悉的文本编辑器。
首先，导航到你的项目目录。这能确保你所有的文件都组织在一个地方：
cd ~/project现在使用 nano 创建并打开一个名为 sample.txt 的新文件：
nano sample.txt当 nano 打开时，你会看到一个空白的编辑区域。按照以下内容准确输入两行文本：
This is a sample text file for encryption testing.
LabEx Cybersecurity Lab - AES Encryption Demo.要在 nano 中保存你的工作：
Ctrl+O（是字母 O，不是数字 0）来“写入”（保存）文件Enter 确认文件名 sample.txtCtrl+X 退出编辑器让我们通过显示文件内容来验证文件是否正确创建：
cat sample.txt终端应该准确显示你输入的两行文本。如果有任何不同，你可能需要再次编辑该文件。
最后，检查文件的详细信息以确认它存在且包含内容：
ls -l sample.txt此命令会显示文件的权限、所有者、大小和其他详细信息。非零大小（通常为 80 - 100 字节）确认你的文本已正确保存。
准备好这个示例文件对于接下来的步骤至关重要，在后续步骤中我们将对其进行加密和解密，这样当我们在解密后得到原始文本时，就能清楚地看到加密过程正常工作。
在这一步中，你将使用 OpenSSL 生成一个对称加密密钥，我们将在下一步使用该密钥对示例文件进行加密。对称加密意味着使用相同的密钥来锁定（加密）和解锁（解密）数据，这与使用不同密钥的非对称加密不同。因此，密钥生成过程对安全性尤为重要。
下面我们来详细说明要做的事情：我们将使用 OpenSSL 的加密功能创建一个强大的随机密钥，安全地存储它，并验证其属性。该密钥将使用 AES-256 加密算法，目前该算法在大多数情况下都被认为是非常安全的。
请仔细按照以下步骤生成一个安全的 AES-256 加密密钥：
首先，确保你位于要存储密钥文件的正确工作目录中。这有助于整理你的项目文件：
cd ~/project现在我们将生成实际的密钥。openssl rand 命令用于创建具有强加密性的随机数据。我们要求生成 32 字节（256 位）的随机数据，并将其格式化为十六进制（基数为 16）以便于阅读：
openssl rand -hex 32 > symmetric_key.hex让我们查看生成的密钥，以确认它已正确创建。密钥应该显示为一长串随机字符：
cat symmetric_key.hex你应该会看到一个 64 个字符的十六进制字符串（代表 32 字节），类似于：
a1b2c3d4e5f67890a1b2c3d4e5f67890a1b2c3d4e5f67890a1b2c3d4e5f67890由于这个密钥可以解锁你的加密数据，我们需要对其进行保护。chmod 600 命令确保只有你可以读取或写入此文件：
chmod 600 symmetric_key.hex最后，让我们验证密钥文件的属性，以确认一切都已正确设置：
ls -l symmetric_key.hex输出应显示：
-rw------- 权限（只有你可以读取/写入）请记住要妥善保管此密钥文件——任何拥有该密钥的人都可以解密你的加密文件。在实际场景中，你可能需要将其存储在比项目目录更安全的位置。
在这一步中，你将使用上一步生成的对称密钥，通过 AES-256-CBC 算法对你的示例文件进行加密。AES（高级加密标准，Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法，能提供强大的安全性。256 位的密钥长度提供了高级别的保护，而 CBC（密码块链接，Cipher Block Chaining）模式则确保每个数据块按顺序被安全处理。
在开始之前，让我们先了解一下我们要做的事情：我们将把你原本可读的文本文件转换为一个看起来像随机数据的加密版本。只有拥有正确密钥的人才能将其解密回原始形式。
按照以下步骤加密你的文件：
首先，确保你位于示例文件所在的正确工作目录中。这很重要，因为 OpenSSL 需要找到你的输入文件和密钥文件：
cd ~/project现在我们将使用 OpenSSL 的加密命令。-aes-256-cbc 指定了算法，-in 指向我们的输入文件，-out 指定了加密版本的保存位置，-pass file: 告诉 OpenSSL 在哪里找到加密密钥：
openssl enc -aes-256-cbc -in sample.txt -out sample.enc -pass file:symmetric_key.hex运行加密命令后，让我们验证加密文件是否正确创建。由于加密过程会添加一些额外的数据，加密文件应该比原始文件略大：
ls -l sample.enc输出应显示：
为了确认加密是否成功，让我们尝试查看加密内容。与你原来的文本文件不同，这里应该显示为随机的二进制数据，因为它现在已经被安全加密：
cat sample.enc你应该会看到看起来随机的二进制数据，这证实了加密成功。
为了进一步验证，我们可以检查系统如何识别文件类型。file 命令会检查文件内容以确定其类型：
file sample.enc输出应该表明它是“数据”（而不是像原始文件那样的“ASCII 文本”），这正是我们对加密文件的预期。
在这最后一步中，你将使用对称密钥对加密文件进行解密，并验证解密后的内容是否与原始文件一致。这将完成加密/解密的整个流程，并验证我们的加密操作是否正确执行。解密本质上是加密的逆过程——它使用加密时所用的相同密钥，将打乱的数据转换回其原始形式。
按照以下步骤解密并验证你的文件：
首先，确保你位于存储加密文件和密钥的正确工作目录中：
cd ~/project使用相同的对称密钥对加密文件进行解密。-d 标志告诉 OpenSSL 我们要进行解密操作，其他参数与加密时使用的参数一致：
openssl enc -d -aes-256-cbc -in sample.enc -out sample.dec -pass file:symmetric_key.hex验证解密后的文件是否已创建。ls -l 命令会显示文件的详细信息，包括其大小和创建时间：
ls -l sample.dec将解密后的文件与原始文件进行比较。diff 命令会逐行检查文件之间的差异：
diff sample.txt sample.dec如果两个文件相同（理应如此），此命令将不会有任何输出。若有输出，则表明原始文件和解密后的内容存在不匹配的情况。
查看解密后的内容，确认其与原始文件一致。cat 命令会在终端中显示整个文件的内容：
cat sample.dec你应该会看到与原始 sample.txt 文件完全相同的文本。这种直观的确认对于验证解密操作是否正确执行非常重要。
为进一步验证，检查文件类型。file 命令会检查文件的内容以确定其类型：
file sample.dec输出应该表明它是“ASCII 文本”，与原始文件相同，这证实了解密操作已成功将文件恢复为其原始的文本格式。
在本次实验中，你通过实践学习了如何使用 OpenSSL 对文件进行加密和解密。这些练习涵盖了安装 OpenSSL、创建测试文件，以及使用 AES 对称密钥执行加密/解密操作。
本次实验展示了从密钥生成到文件加密，再到解密验证的完整工作流程。这种实践经验有助于巩固你对网络安全应用中基本加密操作的理解。
