https學習筆記三----OpenSSL生成root CA及簽發證書

阿新 • • 發佈：2018-03-12

open spa centos7 cisc div encrypt 自簽證書 oca led

在https學習筆記二，已經弄清了數字證書的概念,組成和在https連接過程中，客戶端是如何驗證服務器端的證書的。這一章，主要介紹下如何使用openssl庫來創建key file，以及生成root CA及簽發子證書。學習主要參考官方文檔：https://www.feistyduck.com/library/openssl-cookbook/online/ch-openssl.html#

一、openssl 簡介

openssl 是目前最流行的 SSL 密碼庫工具，其提供了一個通用、健壯、功能完備的工具套件，用以支持SSL/TLS 協議的實現。官網：https://www.openssl.org/source/，其中有3個主要的用途：1、密碼算法庫（建立 RSA、DH、DSA key 參數，計算消息摘要，使用各種 Cipher加密/解密） 2、密鑰和證書封裝管理功能（建立 X.509 證書、證書簽名請求(CSR)和CRLs(證書回收列表)）；3、SSL通信API接口（SSL/TLS 客戶端以及服務器的測試，處理S/MIME 或者加密郵件）。

二、安裝openssl（linux CentOS7 32位）

如果使用的是unix操作系統，可能安裝系統的時候，這個庫就已經有且存在了。但是在使用前，需要註意下當前openssl的庫的版本。

openssl version
OpenSSL 1.0.1 14 Mar 2012

因為版本1.0.1是一個很重要的風水嶺版本。因為1.0.1是第一個支持TLS1.1和1.2的版本。支持新的協議。操作系統的選擇也很重要，比如Ubuntu 12.04 LTS，客戶端不支持SSL2。這裏安裝以CentOS7系統為例：

A、下載openssl庫文件：https://www.openssl.org/source/

B、將下載的壓縮包放在根目錄下，解壓縮，進入解壓縮文件（得到openssl-openssl-1.0.0文件夾）cd openssl-1.0.0

C、編譯前配置openssl，執行命令：./config --prefix=/usr/local/openssl，其中 ( --prefix )參數為欲安裝之目錄，也就是安裝後的檔案會出現在該目錄下。

D、編譯openssl，執行命令： make install

小插曲：安裝openssl報錯

1、問題描述：安裝完成，查看版本信息的時候報錯了，缺少一個庫文件libssl.so.1.1。

[root@b6e4cbd27773 /usr/local/openssl/bin]# openssl version
      openssl: error  
while loading shared libraries: libssl.so.1.1: cannot open shared 

object file: No such file or directory
2、解決方法：有依賴沒裝libssl。在/etc/ld.so.conf文件中寫入openssl庫文件的搜索路徑，使用修改後的conf生效即可：

echo "/usr/local/lib64" >> /etc/ld.so.conf

ldconfig -v

三、使用openssl生成RSA密鑰對

使用openssl的私鑰產生公鑰前，需要了解以下幾點：

1、key算法：openssl 支持生成RSA，DSA，ECDSA的密鑰對，但是RSA是目前使用最普遍的。

2、Key長度：RSA的2048是公認較比較安全的key長度。

3、密碼（Passphrase）：在key上使用密碼是一個可選值，但是一般都是強烈建議的（官網這樣寫的，實際項目中很多都沒有設置口令），這樣每次使用key文件時，都需要輸入這個密碼才能使用，增強了其安全性，但是隨之而來的易用性也會變差。

使用genrsa命令來生成RSA key（產生DSA其他算法的key文件，可以直接參考學習官網教程，在此處以常用的為例），2步驟能完成：

A、生成私鑰：

使用命令：openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048 。以下輸入了為這個key值設置了密碼，且密碼使用aes128加密保存。

openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
....+++
...................................................................................+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for fd.key: ****************
Verifying - Enter pass phrase for fd.key: ****************

這個key文件就是私鑰文件。可以查看下文件內容：

 cat fd.key
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info: AES-128-CBC,01EC21976A463CE36E9DB59FF6AF689A

vERmFJzsLeAEDqWdXX4rNwogJp+y95uTnw+bOjWRw1+O1qgGqxQXPtH3LWDUz1Ym
mkpxmIwlSidVSUuUrrUzIL+V21EJ1W9iQ71SJoPOyzX7dYX5GCAwQm9Tsb40FhV/
[21 lines removed...]
4phGTprEnEwrffRnYrt7khQwrJhNsw6TTtthMhx/UCJdpQdaLW/TuylaJMWL1JRW
i321s5me5ej6Pr4fGccNOe7lZK+563d7v5znAx+Wo1C+F7YgF+g8LOQ8emC+6AVV
-----END RSA PRIVATE KEY-----

B、生成公鑰：

使用命令：openssl rsa -in fd.key -pubout -out fd-public.key

openssl rsa -in fd.key -pubout -out fd-public.key
Enter pass phrase for fd.key: ****************

查看這個key文件，就是公鑰：

 cat fd-public.key
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnlccwQ9FRyJYHM8sFNsY
PUHJHJzhJdwcS7kBptutf/L6OvoEAzCVHi/m0qAA4QM5BziZgnvv+FNnE3sgE5pz
iovEHJ3C959mNQmpvnedXwfcOIlbrNqdISJiP0js6mDCzYjSO1NCQoy3UpYwvwj7
0ryR1F+abARehlts/Xs/PtX3VamrljiJN6JNgFICy3ZvEhLZEKxR7oob7TnyZDrj
IHxBbqPNzeiqLCFLFPGgJPa0cH8DdovBTesvu7wr/ecsf8CYyUCdEwGkZh9DKtdU
HFa9H8tWW2mX6uwYeHCnf2HTw0E8vjtOb8oYQxlQxtL7dpFyMgrpPOoOVkZZW/P0
NQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

三、獲取權威機構頒發證書步驟

獲取權威機構頒發的證書，需要先得到私鑰的key文件（.key），然後使用私鑰的key文件生成sign req 文件（.csr），最後把csr文件發給權威機構，等待權威機構認證，認證成功後，會返回證書文件（.crt）。

A：生成私鑰key。

與第二節使用openssl生成RSA密鑰對的步驟A一致。使用命令：openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048

B：私鑰的key文件生成sign req 文件（.csr）

生成csr文件時，需要填寫一些關於待簽人或者公司的一些信息，比如國家名，省份名，組織機構名，主機名，email名，有些信息可以不填寫，使用.標識。

使用命令：openssl req -new -key fd.key -out fd.csr。過程如下：

$ openssl req -new -key fd.key -out fd.csr
Enter pass phrase for fd.key: ****************
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter ‘.‘, the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]:GB
State or Province Name (full name) [Some-State]:.
Locality Name (eg, city) []:London
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Feisty Duck Ltd
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:www.feistyduck.com
Email Address []:[email protected]

Please enter the following ‘extra‘ attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:

C、把csr文件發給權威機構，等待權威機構認證，交費獲取證書即可。

四、OpenSSL生成root CA及簽發證書

有時候，使用SSL協議是自己內部服務器使用的，這時可以不必去找第三方權威的CA機構做證書，可以做自簽證書（自己創建root CA（非權威））主要有以下三個步驟。

A：創建openssl.cnf在使用default-ca時需要使用的SSL的工作目錄（第一次必須要設置）。

1、查看openssl的配置文件：

openssl version -a
OpenSSL 1.0.1e-fips 17 Nov 2016
built on: Fri Nov 18 16:28:23 CST 2016
platform: linux-x86_64
options:  bn(64,64) md2(int) rc4(16x,int) des(idx,cisc,16,int) idea(int) blowfish(idx) 
compiler: gcc -fPIC -DOPENSSL_PIC -DZLIB -DOPENSSL_THREADS -D_REENTRANT -DDSO_DLFCN -DHAVE_DLFCN_H -DKRB5_MIT -m64 -DL_ENDIAN -DTERMIO -Wall -O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector --param=ssp-buffer-size=4 -m64 -mtune=generic -Wa,--noexecstack -DPURIFY -DOPENSSL_IA32_SSE2 -DOPENSSL_BN_ASM_MONT -DOPENSSL_BN_ASM_MONT5 -DOPENSSL_BN_ASM_GF2m -DSHA1_ASM -DSHA256_ASM -DSHA512_ASM -DMD5_ASM -DAES_ASM -DVPAES_ASM -DBSAES_ASM -DWHIRLPOOL_ASM -DGHASH_ASM
OPENSSLDIR: "/etc/pki/tls"
engines:  rdrand dynamic

2、找到OPENSSLDIR: "/etc/pki/tls"的配置文件openssl.cnf

根據配置文件下的[ CA_default ]節點默認值，創建對應文件夾和文件。

技術分享圖片

按順序在/etc/pki/CA下執行以下命令創建文件夾和文件：

技術分享圖片

其中，certs：存放已頒發的證書；newcerts：存放CA指令生成的新證書；private：存放私鑰；crl：存放已吊銷的整數；index.txt：penSSL定義的已簽發證書的文本數據庫文件，這個文件通常在初始化的時候是空的；serial：證書簽發時使用的序列號參考文件，該文件的序列號是以16進制格式進行存放的，該文件必須提供並且包含一個有效的序列號。

執行完後，當前目錄為：

[tt@SWEBMYVMM000210 /etc/pki/CA]$ll
total 20
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Mar 12 11:08 certs
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 crl
-rwxrwxrwx 1 root root    0 Mar 12 11:06 index.txt
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 newcerts
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 private
-rwxrwxrwx 1 root root   33 Mar 12 11:12 serial

 小插曲：使用自簽證書簽名用戶證書時報錯，文件不存在

  1、問題描述：

     openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key

     Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf

     /etc/pki/CA/serial: No such file or directory

error while loading serial number
139996157081440:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:398:fopen(‘/etc/pki/CA/serial‘,‘r‘)
139996157081440:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:400:

 2、問題解決：
     如果不設置工作目錄，後續第三步的最後一小步，使用openssl的ca命令產生用戶的ca證書時會報錯，創建openssl.cnf在使用default-ca時需要使用的SSL的工作目錄即可。

B：生成CA根證書（root ca證書）。

步驟：生成CA私鑰（.key）-->生成CA證書請求（.csr）-->自簽名得到根證書（.crt）（CA給自已頒發的證書）。

# Generate CA private key --->ca.key

openssl genrsa -out ca.key 2048

# Generate CSR --->ca.csr

openssl req -new -key ca.key -out ca.csr

# Generate Self Signed certificate（CA 根證書） ---> ca.crt

openssl x509 -req -days 365 -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt

小插曲：直接根據key文件獲取CA根證書的命令

方法：在得到key文件後，執行以下命令：
     openssl req -new -x509 -days 365 -key fd.key -out fd.crt
     如果不想填寫那些註冊信息，執行以下命令：
     openssl req -new -x509 -days 365 -key fd.key -out fd.crt subj "/C=GB/L=London/O=Feisty Duck Ltd/CN=www.feistyduck.com

C：用自簽根證書 ca.crt 給用戶證書簽名。

步驟：生成私鑰（.key）-->生成證書請求（.csr）-->用CA根證書簽名得到證書（.crt）

#  private key  --->server.key

openssl genrsa  -out server.key 1024

# generate csr  --->server.csr

openssl req -new -key server.key -out server.csr

# generate certificate  --->server.crt

openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key

小插曲：用CA根證書簽名時報錯，The mandatory stateOrProvinceName field was missing

1、問題描述：
sudo openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key
Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
Check that the request matches the signature
Signature ok
The mandatory stateOrProvinceName field was missing
2、出現原因：openssl.cnf中CA policy有三個match，必須要填一樣的，或者改成optional
3、解決方法：修改配置文件，修改後為：

# For the CA policy
[ policy_match ]
countryName = optional
stateOrProvinceName = optional
organizationName = optional
organizationalUnitName = optional
commonName = supplied
emailAddress = optional

D：證書的簡單使用。

把server.crt以及server.key保存在服務器端等待程序加載使用；把ca.key保存在客戶端，如果客戶端需要驗證服務器端發的證書時使用。

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open spa centos7 cisc div encrypt 自簽證書 oca led 在https學習筆記二，已經弄清了數字證書的概念,組成和在https連接過程中，客戶端是如何驗證服務器端的證書的。這一章，主要介紹下如何使用openssl庫來創建

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