public:ssl:openssl_manual

使用 openssl 生成证书

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1. 前置知识

KEY 通常指私钥。

CSR 是 Certificate Signing Request 的缩写，即证书签名请求，这不是证书，只是包含申请证书的基本信息。生成证书时要把这个提交给权威的证书颁发机构，颁发机构审核通过之后，再根据这些申请信息生成相应的证书。

CRT 即 certificate的缩写，即证书。

X.509 是一种证书格式.对X.509证书来说，认证者总是CA或由CA指定的人，一份X.509证书是一些标准字段的集合，这些字段包含有关用户或设备及其相应公钥的信息。

X.509的证书文件，一般以.crt结尾，根据该文件的内容编码格式，可以分为以下二种格式：

  • PEM - Privacy Enhanced Mail，打开看文本格式，以“—–BEGIN…“开头，”—–END…“结尾，内容是 BASE64 编码。Apache 和 *NIX 服务器偏向于使用这种编码格式。
  • DER - Distinguished Encoding Rules，打开看是二进制格式，不可读。Java 和 Windows 服务器偏向于使用这种编码格式。

2. 生成一份 CA 根证书

1) 创建私钥

// 输出 key 密钥文件。

openssl genrsa -des3 -out ca.key 2048   // 长度为2048

参数说明：

  • genras 使用 rsa 算法生成密钥。
  • -des3 （可选）加密密钥，此时需要设置密码，后续使用该密钥时需要验证密码才能使用。
  • -out 生成私钥文件。

2) 生成证书请求文件(CSR)

// 输入 key 文件， 输出 csr 请求文件。

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

参数说明：

  • req 产生证书签发申请命令。
  • -new 新的申请。
  • -key 输入的 key 文件，由第一步生成。
  • -out 输出为 CSR 文件，这是一个请求文件。

运行此命令后进入交互模式，需要输入一些证书信息。

一般需要输入的信息如下：

  • C 国家
  • ST 省份
  • L 市
  • O 机构
  • OU 部门
  • CN (Common Name) 一般是域名
  • emailAddress 邮箱

3) 自签署证书

正常的证书是你把上面生成的请求文件(.CSR)发送给可信机构(CA)，让可信机构根据你的请求去生成和签署证书，再给你发回来。这里是自己给自己签署。 

// 输入 csr 请求文件，指定签署的 key，输出证书 crt 文件。

openssl x509 -req -sha256 -days 3650 -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt

参数说明：

  • x509 签发X.509格式证书命令。
  • -req 证书输入请求。
  • -days 证书有效天数。
  • -in 输入文件，这里是上一步生成的请求文件(.CSR)
  • -signkey 签名密钥(key)文件，由第一步生成。
  • -out 输出文件，生成证书文件(.CRT)。

以上 2、3 两步可以合成一步来执行： 

// 输入 key 文件，输出证书 crt 文件。（自签署）

openssl req -new -x509 -sha256 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt

省去生成请求文件的步骤。

此时 CA 证书生成完成。

一般情况下，上面的 key 和 crt 可以直接拿来应用了。以下演示把当前的证书当成 CA 给其他的请求进行颁发证书。

3. 颁发服务器证书

1) 创建服务器私钥

// 输出 key 密钥文件。

openssl genrsa -out server.key 2048   // 长度为2048

参数说明：

  • genras 使用 rsa 算法生成密钥。
  • -out 生成私钥文件。

2) 生成证书请求文件(CSR)

// 输入 key 文件， 输出 csr 请求文件。

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

参数说明同上一节。

3) 使用 CA 证书进行签署，生成 crt 文件

// 输入服务器给的 csr 请求文件，使用指定 CA 的私钥和证书来签署，输出服务器证书 crt。

openssl x509 -req -sha256 -days 3650 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt

4. 实践总结

  1. CA 证书和服务器证书的区别只有最后签署时，是自己给自己签署，还是让别人给你签署。
  2. 实际应用时需要的是私钥(key)和证书(crt)文件。其中私钥文件很重要，不要公开出去。证书文件可以随意分发。
  3. 把 crt 证书文件加入可信任的根机构中，则该证书和其签署的所有证书都会被信任。那么在一个机构内部可以自建一个 CA 证书，CA 证书加入可信列表，然后机构内部的所有其他证书都使用该证书来签署，则只需要信任一次就够了。

nginx 中使用 ssl 的方式是，在配置文件中加入以下语句： 

ssl_certificate     /path/to/your.crt;
ssl_certificate_key /path/to/your.key;

5. 对于 IIS 的设置

在 IIS 中，需要的是一个 PFX 文件，这个文件需要包含 key 和 crt。生成方法如下： 

// 输入 key 和 crt 文件，输出 pfx 文件。

openssl pkcs12 -export -inkey server.key -in server.crt -out server.pfx

执行上述命令时，会要求输入一个 export 密码。 该密码在导入 pfx 文件时需要。

在 IIS 中选择“导入证书”，文件选择该 pfx 文件，密码填写导出时的密码，导入位置选择“个人”。

如要修改证书的 friendly name ，则在证书管理中修改（需要从 mmc 中打开计算机级别的证书管理器）。

6. 解决 Chrome 报 missing_subjectAltName 的问题

chrome 会查看当前域名是否在证书中声明，该声明由 subjectAltName 字段设置。上述的生成步骤默认未设置该字段。

解决方法如下：

新建一个文件，起名为 v3.ext (名字自定)，编辑内容如下：

v3.ext
subjectAltName = @alt_names
 
[alt_names]
DNS.1 = www.company.com
DNS.2 = company.com
DNS.3 = *.company.net

域名要与你的证书实际绑定的域名一致。如有多个域名，按示例写多个。

在签署时，额外增加一个参数： -extfile v3.ext 

// 这是上面服务器签署的示例，在最后增加一个参数，指定扩展字段设置文件。

openssl x509 -req -sha256 -days 3650 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extfile v3.ext

7. 更多用法

1) 通过配置文件，非交互式生成证书请求文件(CSR)

新建一个文件，如 csr.cnf ，相应字段按自己需求修改：

csr.cnf
[req]
default_bits = 2048
prompt = no
default_md = sha256
distinguished_name = req_distinguished_name
 
[req_distinguished_name]
C  = CN
ST = GuangDong
L  = ShenZhen
O  = Company.inc
OU = ou
CN = *.myserver.net
emailAddress = admin@myserver.net

在生成请求文件时，额外增加参数： -config cat csr.cnf 

// 指定配置文件，此时不会出现交互模式，相交信息自动设置。

openssl req -new -sha256 -key server.key -out server.csr -config csr.cnf

2) 一句话生成 key 和 crt 文件

该情形适合于自签署证书时。

请求的配置和 ext 的配置可以写在一起，如下

my.conf
[req]
default_bits = 2048
prompt = no
default_md = sha256
distinguished_name = req_distinguished_name
x509_extensions = v3_req
 
[req_distinguished_name]
C  = CN
ST = GuangDong
L  = ShenZhen
O  = Company.inc
OU = ou
CN = *.myserver.net
emailAddress = admin@myserver.net
 
[v3_req]
keyUsage = critical, digitalSignature, keyAgreement
extendedKeyUsage = serverAuth
subjectAltName = @alt_names
 
[alt_names]
DNS.1 = myserver.net
DNS.2 = *.myserver.net

然后运行如下命令： 

// 一句命令，输入配置文件 my.conf， 输出 key 和 crt 文件。适合于自签署证书。

openssl req -x509 -sha256 -nodes -days 3650 -newkey rsa:1024 -keyout app.key -out app.crt  -config my.conf

8. 格式转换(2019-08-01 补充)

关于 private key 和 public key 的一些补充。

在用程序读取密钥并进行加密、解密、签名、验签时，会遇到一些库只支持某种类型的密钥文件的问题。

比较普遍的有两种格式： PKCS#1 和 PKCS#8 。

它们的区别是：

PKCS#1 密钥 

// 公钥
-----BEGIN RSA PUBLIC KEY-----
BASE64 ENCODED DATA
-----END RSA PUBLIC KEY-----

// 私钥
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
BASE64 ENCODED DATA
-----END RSA PRIVATE KEY-----

PKCS#8 密钥 

// 公钥
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
BASE64 ENCODED DATA
-----END PUBLIC KEY-----

// 私钥
-----BEGIN PRIVATE KEY-----
BASE64 ENCODED DATA
-----END PRIVATE KEY-----

参考资料： https://tls.mbed.org/kb/cryptography/asn1-key-structures-in-der-and-pem

经实验，使用以下命令生成的 private key 都是 PKCS#1 格式的 

# 生成的key以 -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- 开头
openssl genrsa -out server.key 2048

生成 public key 的方式有以下几种，注意格式 

# 通过 private key 导出 public key。 格式为 PKCS#8
openssl rsa -pubout -in server.key -out server.pub
 
# 通过 cert 证书导出 public key 。 格式为 PKCS#8
openssl x509 -pubkey -in server.crt -noout > server.pub
 
 
# 通过 private key 导出 public key。 格式为 PKCS#1 ，注意只是最后增加一个参数。
openssl rsa -pubout -in server.key -out server.pub -RSAPublicKey_out

如何转换两种格式的 public key 呢？ 参考资料： https://stackoverflow.com/questions/18039401/how-can-i-transform-between-the-two-styles-of-public-key-format-one-begin-rsa 

# convert from PKCS#8 to PKCS#1:
openssl rsa -pubin -in <filename> -RSAPublicKey_out
 
# convert from PKCS#1 to PKCS#8:
openssl rsa -RSAPublicKey_in -in <filename> -pubout
  • 最后更改: 2019/10/31 13:56
  • 由 Jinkin Liu