SSL/TLS 证书¶

@2019-02-01 新版功能: 创建

基本功能：

数据加密
签名验证

证书级别：

DV: Domain Validation，验证你是真正的域名所有者即可
OV: Organization Validation
EV: Extended Validation，需要验证更多的信息。浏览器会以绿色以及公司名显示该证书。

证书信息查看¶

获取站点证书
- openssl s_client -connect g.cn:443 -showcerts < /dev/null
- SNI openssl s_client -connect 127.0.0.1:443 -servername hostname -showcerts < /dev/null
显示证书信息

openssl x509 -in site.crt -noout -...
- -text 输出证书的完整信息
- -ocsp_uri 输出证书的 OCSP URI
- -subject 输出主体信息
- -issuer 输出签发者信息
- -dates 输出有效期信息
- -modules

OCSP

使用 openssl ocsp 可以查询 OCSP 状态。需要注意的是：

部分参数有顺序；

-header 参数在 ocsp 子命令的 help 里不可见。

示例输出如下（test.pem 包含完整的证书链，issuer.pem 为 test.pem 的签发者）

# export cert=/etc/ssl/test.pem
# export ocsp_uri=$(openssl x509 -in ${cert} -noout -ocsp_uri)
# export ocsp_host=$(echo ${ocsp_uri} | awk -F/ '{print $3}')
# openssl ocsp \
    -text \
    -no_nonce \
    -issuer issuer.pem \
    -VAfile ${cert} \
    -cert ${cert} \
    -url $(openssl x509 -in ${cert} -noout -ocsp_uri) \
    -header Host ${ocsp_host}
OCSP Request Data:
    Version: 1 (0x0)
    Requestor List:
        Certificate ID:
          Hash Algorithm: sha1
          Issuer Name Hash: ........................................
          Issuer Key Hash: ........................................
          Serial Number: ....................................
OCSP Response Data:
    OCSP Response Status: successful (0x0)
    Response Type: Basic OCSP Response
    Version: 1 (0x0)
    Responder Id: C = US, O = Let's Encrypt, CN = Let's Encrypt Authority X3
    Produced At: Jan 28 05:45:00 2019 GMT
    Responses:
    Certificate ID:
      Hash Algorithm: sha1
      Issuer Name Hash: ........................................
      Issuer Key Hash: ........................................
      Serial Number: ....................................
    Cert Status: good
    This Update: Jan 28 05:00:00 2019 GMT
    Next Update: Feb  4 05:00:00 2019 GMT

    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         ..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:..:
         ...
Response verify OK
/etc/ssl/test.pem: good
        This Update: Jan 28 05:00:00 2019 GMT
        Next Update: Feb  4 05:00:00 2019 GMT

查看证书原始信息

证书一般以 ASN.1 （Abstract Syntax Notation (.1)）描述。文件编码格式：
DER：原始格式

PEM：DER 的 Base64 编码。（Privacy Enhanced Mail）
- openssl asn1parse -inform [der|pem] -in ...

使用 OpenSSL 建立 CA 及签发，撤消证书¶

@2013-09-29 新版功能: 创建

首先， OpenSSL 软件包自身就已经包含 CA.[sh|pl] 脚本（前者为 shell 脚本，后者为 perl），利用该命令（可能需要做一些小的修改）就已经可以完成 CA 的创建和证书的签发，其基本命令流程如下：

CA.sh -newca # 建立 CA
CA.sh -newreq # 生成私钥及证书请求
CA.sh -sign # 签发该证书

这之中 CA 以及证书的一些信息会在命令运行过程中提示使用者输入，还有些信息是需要在某个配置文件中配置的（一般对应文件名为 openssl.cnf）。

此外， openvpn 提供了一个称为 easy-rsa 的工具，包含了一些辅助的脚本来进行 CA 的建立和证书的签发。感兴趣的可以参考。

本文的重点在于介绍如何使用 openssl 这个命令来完成同样的任务。熟悉这些最底层的命令后，无论是利用上面这两个工具还是自己写脚本都可以完成建立和维护 CA 的任务。

简单的说来， CA 建立和证书签发的流程是一样的，两者都需要首先生成私钥文件，基于私钥文件生成证书请求，然后对证书文件进行签名操作。只不过对 CA 证书来说其证书是自签名的，普通的证书则是由 CA 来进行签名。签名之后的证书文件是可以公开的，而私钥文件则需要严格保护，尤其是 CA 的私钥文件。一旦 CA 的私钥文件泄漏，则拿到该文件的使用者可以伪造出由该 CA 签发的证书。

此外，生成的证书文件除对原始证书请求的验证外，还会包含额外的扩展信息，如该证书的用途等。这些信息一般在配置文件中来指定，证书签发时根据相应的命令行参数和配置来决定附加哪些信息。例如， "basicConstraints = CA:FALSE" 表示该证书不能用作 CA 证书， "basicConstraints=critical,CA:TRUE, pathlen:0" 则表示该证书下不能有次级 CA， "nsCertType = server" 表示该证书类别为服务器，等等。实际使用中，可以将不同的配置信息放在下面要提到的配置文件（openssl.cnf）中的不同 section 中，在签发证书时可以通过"-extensions" 这个参数来选择。具体这些字段的意思和如何配置都可以参考 OpenSSL的手册页，如 openssl-x509v3_config(5ssl)， openssl-req(1ssl)，openssl-ca(1ssl) 等。

具体如何使用这些信息是由应用程序来决定的。例如，openvpn 在使用 SSL 作认证时，缺省情况下，客户端会验证服务段的证书字段 ns-cert-type （或 "Netscape Cert Type"）为 server。反过来，服务端也可以要求该字段为 client。此外， openvpn 的服务端和客户端都还可以验证对端的证书的用途和扩展用途（参考 --remote-cert-ku 和 --remote-cert-eku 这两个指令）。

生成私钥的命令为 openssl genrsa。生成证书请求的命令为 openssl req。后者也可以包含前者的功能（openssl req -x509 -newkey rsa:2048）。证书签发的命令则为 openssl ca。

生成证书请求时会要求输入一些证书相关信息，也可以通过 -subj ... 参数指定。例如：

openssl req ... -subj '/C=US/ST=Texas/L=Plano/O=2xoffice/OU=Architecture/CN=$1'

参考 RFC 4514

CN Common Name

L Locality (city)

ST State (or province)

O Organization (for example, company)

OU Organizational Unit

C Country

证书主题通配符的情况请参考 RFC 6125#section-7.2 和 Accepted wildcards used by server certificates for server authentication

待处理

SAN 配置

执行下面的 bash 脚本即能演示 CA 建立以及证书签发和撤消的完整过程。该脚本中部分命令使用了 “-nodes” 选项，表示相应的文件无加密（即无密码保护），在实际环境中需要结具体的使用情况进行调整。

#!/bin/bash

CATOP=./demoCA
CAKEY=${CATOP}/private/cakey.pem
CAREQ=${CATOP}/careq.pem
CACERT=${CATOP}/cacert.pem

SSLCNF="-config ./openssl.cnf"

function newca()
{
    if [ ! -d ${CATOP} ] ; then
        mkdir -p ${CATOP}
        mkdir -p ${CATOP}/private
        mkdir -p ${CATOP}/newcerts
        touch ${CATOP}/index.txt
        echo "unique_subject = yes" > ${CATOP}/index.txt.attr
        echo "01" > ${CATOP}/crlnumber
    fi

    # create ca private key & certificate request
    openssl req ${SSLCNF} -new -nodes -keyout ${CAKEY} -out ${CAREQ}

    # creat ca certificate by self-signed
    openssl ca ${SSLCNF} -keyfile ${CAKEY} \
        -selfsign -create_serial           \
        -extensions v3_ca_cert             \
        -days 7305 -batch                  \
        -out ${CACERT}                     \
        -outdir ${CATOP}/newcerts          \
        -infiles ${CATOP}/careq.pem
}

function mkcert()
{
    # create a private key certificate request
    openssl req ${SSLCNF} -new -nodes -keyout newkey.pem -out newreq.pem

    # sign the certficate request
    openssl ca ${SSLCNF} -policy policy_cert -batch \
        -extensions www_cert -notext                \
        -out newcert.pem -infiles newreq.pem
}

function verify_cert()
{
    openssl verify -CAfile ${CACERT} newcert.pem
}

function revoke_cert()
{
    openssl ca ${SSLCNF} -revoke newcert.pem
    openssl ca ${SSLCNF} -gencrl -out ${CATOP}/crl.pem
}

newca

mkcert

verify_cert

revoke_cert

openssl x509 -text -noout -in newcert.pem 可以用来查看签发的证书的详细信息。 openssl crl -in crl.pem -noout -text 可以用来查看该 CA 下所有已撤消证书的详细信息。

脚本中用到的配置文件 openssl.cnf 为常见的 ini 文件格式，其内容如下。各个 section 的意义从其字面以及集合使用的命令行参数等即可大致了解，详细的解释则需要参考相关命令的手册。

[ca]
default_ca = CA_default          # default ca section

[CA_default]
dir           = ./demoCA
certs         = $dir/certs
database      = $dir/index.txt   # CA database index file
new_certs_dir = $dir/newcerts    # default place for new certs

serial        = $dir/serial            # current serial number
certificate   = $dir/cacert.pem        # CA certificate
crlnumber     = $dir/crlnumber         # current crl number
private_key   = $dir/private/cakey.pem # CA private key

default_md       = default        # digest method
default_days     = 30             # how long to certify for
default_crl_days = 30             # how long before next CRL

policy        = policy_ca

[policy_ca]
countryName            = match
stateOrProvinceName    = optional
organizationName       = match
organizationalUnitName = supplied
commonName             = supplied
emailAddress           = supplied

[policy_cert]
countryName            = match
stateOrProvinceName    = optional
organizationName       = match
organizationalUnitName = supplied
commonName             = supplied
emailAddress           = supplied

[req]
default_bits       = 2048
distinguished_name = req_distinguished_name

[req_distinguished_name]
countryName         = Country Name (2 letter code)
countryName_default = CN
countryName_min     = 2
countryName_max     = 2

0.organizationName         = Organization Name (eg, company)
0.organizationName_default = Demo

organizationalUnitName         =  Organizational Unit Name (eg, section)
organizationalUnitName_default = Users

commonName     = Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name)
commonName_max = 64

emailAddress     = Email Address
emailAddress_max = 64

[v3_ca_cert]
subjectKeyIdentifier   = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer:always
basicConstraints       = critical,CA:true
keyUsage               = cRLSign, keyCertSign
nsCertType             = sslCA, emailCA

[vpn_server_cert]
basicConstraints       = CA:FALSE
nsCertType             = server
keyUsage               = keyAgreement, digitalSignature
extendedKeyUsage       = serverAuth
nsComment              = "Certificate Generated by Demo CA"
subjectKeyIdentifier   = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer

[vpn_cert]
basicConstraints       = CA:FALSE
nsCertType             = client, email
keyUsage               = keyAgreement, digitalSignature
extendedKeyUsage       = clientAuth, emailProtection
nsComment              = "Certificate Generated by Demo CA"
subjectKeyIdentifier   = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer

[www_cert]
basicConstraints       = CA:FALSE
nsCertType             = server
extendedKeyUsage       = serverAuth, emailProtection
nsComment              = "Certificate Generated by Demo CA"
subjectKeyIdentifier   = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer

[crl_ext]
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer:always