数字证书学习笔记汇总
目录
- 数字证书
- SSL证书
- OpenSSL
- 对称加密
- 非对称加密
- 信息摘要
- PKI
- 对称加密与非对称加密的区别
- MD5
- RSA
- CA证书
- https连接过程
- X.509证书
- 自签名证书和私有CA签名的证书的区别
- 创建自签名证书
- 创建CA证书,并用该CA证书给其他证书签名
- openssl查看相关信息
- openssl命令含义
数字证书
数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息的一串数字，提供了一种在Internet上验证通信实体身份的方式，数字证书不是数字身份证，而是身份认证机构盖在数字身份证上的一个章或印（或者说加在数字身份证上的一个签名）。它是由权威机构——CA机构，又称为证书授权（Certificate Authority）中心发行的，人们可以在网上用它来识别对方的身份。
SSL证书
SSL证书是数字证书的一种，类似于驾驶证、护照和营业执照的电子副本。因为配置在服务器上，也称为SSL服务器证书。
SSL 证书就是遵守 SSL协议，由受信任的数字证书颁发机构CA，在验证服务器身份后颁发，具有服务器身份验证和数据传输加密功能。
SSL证书通过在客户端浏览器和Web服务器之间建立一条SSL安全通道（Secure socket layer(SSL)安全协议是由Netscape Communication公司设计开发。该安全协议主要用来提供对用户和服务器的认证；对传送的数据进行加密和隐藏；确保数据在传送中不被改变，即数据的完整性，现已成为该领域中全球化的标准
OpenSSL
在计算机网络上，OpenSSL是一个开放源代码的软件库包，应用程序可以使用这个包来进行安全通信，避免窃听，同时确认另一端连接者的身份。这个包广泛被应用在互联网的网页服务器上。
openssl 是目前最流行的 SSL 密码库工具，其提供了一个通用、健壮、功能完备的工具套件，用以支持SSL/TLS 协议的实现。
官网：https://www.openssl.org/source/
构成部分：
- 密码算法库
- 密钥和证书封装管理功能
- SSL通信API接口
OpenSSL实现了ASN.1的证书和密钥相关标准，提供了对证书、公钥、私钥、证书请求以及CRL等数据对象的DER、PEM和BASE64的编解码功能。OpenSSL提供了产生各种公开密钥对和对称密钥的方法、函数和应用程序，同时提供了对公钥和私钥的DER编解码功能。并实现了私钥的PKCS#12和PKCS#8的编解码功能。OpenSSL在标准中提供了对私钥的加密保护功能，使得密钥可以安全地进行存储和分发。
在此基础上，OpenSSL实现了对证书的X.509标准编解码、PKCS#12格式的编解码以及PKCS#7的编解码功能。并提供了一种文本数据库，支持证书的管理功能，包括证书密钥产生、请求产生、证书签发、吊销和验证等功能。
事实上，OpenSSL提供的CA应用程序就是一个小型的证书管理中心（CA），实现了证书签发的整个流程和证书管理的大部分机制。
OpenSSL实现了SSL协议的SSLv2和SSLv3，支持了其中绝大部分算法协议。OpenSSL也实现了TLSv1.0，TLS是SSLv3的标准化版，虽然区别不大，但毕竟有很多细节不尽相同。
对称加密
OpenSSL一共提供了8种对称加密算法，其中7种是分组加密算法，仅有的一种流加密算法是RC4。这7种分组加密算法分别是AES、DES、Blowfish、CAST、IDEA、RC2、RC5，都支持电子密码本模式（ECB）、加密分组链接模式（CBC）、加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）四种常用的分组密码加密模式。其中，AES使用的加密反馈模式（CFB）和输出反馈模式（OFB）分组长度是128位，其它算法使用的则是64位。事实上，DES算法里面不仅仅是常用的DES算法，还支持三个密钥和两个密钥3DES算法。
非对称加密
OpenSSL一共实现了4种非对称加密算法，包括DH算法、RSA算法、DSA算法和椭圆曲线算法（EC）。DH算法一般用于密钥交换。RSA算法既可以用于密钥交换，也可以用于数字签名，当然，如果你能够忍受其缓慢的速度，那么也可以用于数据加密。DSA算法则一般只用于数字签名。
信息摘要
OpenSSL实现了5种信息摘要算法，分别是MD2、MD5、MDC2、SHA（SHA1）和RIPEMD。SHA算法事实上包括了SHA和SHA1两种信息摘要算法。此外，OpenSSL还实现了DSS标准中规定的两种信息摘要算法DSS和DSS1。
PKI
PKI是Public Key Infrastructure的首字母缩写，翻译过来就是公钥基础设施；PKI是一种遵循标准的利用公钥加密技术为电子商务的开展提供一套安全基础平台的技术和规范。
对称加密与非对称加密的区别
对称加密算法
对称加密算法是应用较早的加密算法，技术成熟。在对称加密算法中，数据发信方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。不足之处是，交易双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。此外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的惟一钥匙，这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量成几何级数增长，密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难，主要是因为密钥管理困难，使用成本较高。在计算机专网系统中广泛使用的对称加密算法有DES、IDEA和AES。
非对称加密算法
不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时，只有使用匹配的一对公钥和私钥，才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密，解密密文时使用私钥才能完成，而且发信方（加密者）知道收信方的公钥，只有收信方（解密者）才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是，如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息，发信方必须首先知道收信方的公钥，然后利用收信方的公钥来加密原文；收信方收到加密密文后，使用自己的私钥才能解密密文。显然，采用不对称加密算法，收发信双方在通信之前，收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方，而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥，因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。
MD5
MD5消息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。MD5由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Linn Rivest）设计，于1992年公开，用以取代MD4算法。md5是一种不可逆的加密。
MD5的典型应用是对一段信息（Message）产生信息摘要（Message-Digest），以防止被篡改。一致性验证、数字签名、安全访问认证
RSA
RSA公开密钥密码体制。所谓的公开密钥密码体制就是使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种“由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的”密码体制。
在公开密钥密码体制中，加密密钥（即公开密钥）PK是公开信息，而解密密钥（即秘密密钥）SK是需要保密的。加密算法E和解密算法D也都是公开的。虽然解密密钥SK是由公开密钥PK决定的，由于无法计算出大数n的欧拉函数phi(N)，所以不能根据PK计算出SK。
RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现今的三十多年里，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，截止2017年被普遍认为是最优秀的公钥方案之一。
CA证书
CA是Certificate Authority的缩写，也叫“证书授权中心”。
CA 也拥有一个证书（内含公钥和私钥），https://en.wikipedia.org/wiki/Certificate_authority。网上的公众用户通过验证 CA 的签字从而信任 CA ，任何人都可以得到 CA 的证书（含公钥），用以验证它所签发的证书。
如果用户想得到一份属于自己的证书，他应先向 CA 提出申请。在 CA 判明申请者的身份后，便为他分配一个公钥，并且 CA 将该公钥与申请者的身份信息绑在一起，并为之签字后，便形成证书发给申请者。
如果一个用户想鉴别另一个证书的真伪，他就用 CA 的公钥对那个证书上的签字进行验证，一旦验证通过，该证书就被认为是有效的。证书实际是由证书签证机关（CA）签发的对用户的公钥的认证。
证书的内容包括：电子签证机关的信息、公钥用户信息、公钥、权威机构的签字和有效期等等。目前，证书的格式和验证方法普遍遵循X.509 国际标准。
根证书，在密码学和计算机安全领域中，根证书是未被签名的公钥证书或自签名的证书。
根证书是CA认证中心给自己颁发的证书,是信任链的起始点。安装根证书意味着对这个CA认证中心的信任。
从技术上讲，证书其实包含三部分，用户的信息，用户的公钥，还有CA中心对该证书里面的信息的签名。验证一份证书的真伪（即验证CA中心对该证书信息的签名是否有效），需要用CA 中心的公钥验证，而CA中心的公钥存在于对这份证书进行签名的证书内，故需要下载该证书，但使用该证书验证又需先验证该证书本身的真伪，故又要用签发该证书的证书来验证，这样一来就构成一条证书链的关系，这条证书链在哪里终结呢？答案就是根证书，根证书是一份特殊的证书，它的签发者是它本身，下载根证书就表明您对该根证书以下所签发的证书都表示信任，而技术上则是建立起一个验证证书信息的链条，证书的验证追溯至根证书即为结束。所以说用户在使用自己的数字证书之前必须先下载根证书。
https连接过程
- 客户端发送请求到服务器端
- 服务器端返回证书和公开密钥，公开密钥作为证书的一部分而存在
- 客户端验证证书和公开密钥的有效性，如果有效，则生成共享密钥并使用公开密钥加密发送到服务器端
- 服务器端使用私有密钥解密数据，并使用收到的共享密钥加密数据，发送到客户端
- 客户端使用共享密钥解密数据
- SSL加密建立………
X.509证书
X.509证书包含三个文件：key，csr，crt
- key是服务器上的私钥文件，用于对发送给客户端数据的加密，以及对从客户端接收到数据的解密
- csr是证书签名请求文件，用于提交给证书颁发机构（CA）对证书签名
- crt是由证书颁发机构（CA）签名后的证书，或者是开发者自签名的证书，包含证书持有人的信息，持有人的公钥，以及签署者的签名等信息
备注：在密码学中，X.509是一个标准，规范了公开秘钥认证、证书吊销列表、授权凭证、凭证路径验证算法等。
X.509 是密码学里公钥证书的格式标准。 X.509 证书己应用在包括TLS/SSL（WWW万维网安全浏览的基石）在内的众多 Intenet协议里.同时它也用在很多非在线应用场景里，比如电子签名服务。X.509证书里含有公钥、身份信息(比如网络主机名，组织的名称或个体名称等)和签名信息（可以是证书签发机构CA的签名，也可以是自签名）。对于一份经由可信的证书签发机构签名或者可以通过其它方式验证的证书，证书的拥有者就可以用证书及相应的私钥来创建安全的通信，对文档进行数字签名.
另外除了证书本身功能，X.509还附带了证书吊销列表和用于从最终对证书进行签名的证书签发机构直到最终可信点为止的证书合法性验证算法。
X.509是ITU-T标准化部门基于他们之前的ASN.1定义的一套证书标准。
x509的证书编码格式有两种
- PEM(Privacy-enhanced Electronic Mail) 是明文格式的 以 -----BEGIN CERTIFICATE-----开头，已-----END CERTIFICATE-----结尾，中间是经过base64编码的内容,apache需要的证书就是这类编码的证书 查看这类证书的信息的命令为 ：openssl x509 -noout -text -in server.pem
其实PEM就是把DER的内容进行了一次base64编码 - DER 是二进制格式的证书 查看这类证书的信息的命令为 ：openssl x509 -noout -text -inform der -in server.der
扩展名
- .crt 证书文件 ，可以是DER（二进制）编码的，也可以是PEM（ ASCII (Base64) ）编码的 ，在类unix系统中比较常见
- .cer 也是证书 常见于Windows系统 编码类型同样可以是DER或者PEM的，windows 下有工具可以转换crt到cer
- .csr 证书签名请求 一般是生成请求以后发送给CA，然后CA会给你签名并发回证书
- .key 一般公钥或者密钥都会用这种扩展名，可以是DER编码的或者是PEM编码的 查看DER编码的（公钥或者密钥）的文件的命令为 openssl rsa -inform DER -noout -text -in xxx.key 查看PEM编码的（公钥或者密钥）的文件的命令为 openssl rsa -inform PEM -noout -text -in xxx.key
- .p12 证书 包含一个X509证书和一个被密码保护的私钥
自签名证书和私有CA签名的证书的区别
自签名的证书无法被吊销，CA签名的证书可以被吊销 能不能吊销证书的区别在于，如果你的私钥被黑客获取，如果证书不能被吊销，则黑客可以伪装成你与用户进行通信
如果你的规划需要创建多个证书，那么使用私有CA的方法比较合适，因为只要给所有的客户端都安装了CA的证书，那么以该证书签名过的证书，客户端都是信任的，也就是安装一次就够了
如果你直接用自签名证书，你需要给所有的客户端安装该证书才会被信任，如果你需要第二个证书，则还的挨个给所有的客户端安装证书2才会被信任。
其实CA证书就是一个自签名证书
创建自签名证书
注意：以下步骤仅用于配置内部使用或测试需要的SSL证书。
- 生成私钥，使用openssl工具生成一个RSA私钥
openssl genrsa -out server.key 2048
说明：生成rsa私钥，des3算法，2048位强度，server.key是秘钥文件名。
注意：生成私钥，需要提供一个至少4位的密码。
- 生成证书签名请求（CSR）
openssl req -new -key server.key -out server.csr
说明：需要依次输入国家，地区，城市，组织，组织单位，Common Name和Email。其中Common Name，可以写自己的名字或者域名，如果要支持https，Common Name应该与域名保持一致，否则会引起浏览器警告。
Country Name (2 letter code) [AU]:CN
State or Province Name (full name) [Some-State]:Chongqing
Locality Name (eg, city) []:Chongqing
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:iccboy
Organizational Unit Name (eg, section) []:info trsk
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:www.iccboy.cc
Email Address []:[email protected]
此时可以有两种选择。理想情况下，可以将签名请求发送给证书颁发机构（CA），CA验证过请求者的身份之后，会出具签名证书（很贵）。另外，如果只是内部或者测试需求，也可以使用OpenSSL实现自签名。
- 生成自签名证书
如果你不想花钱让CA签名，或者只是测试SSL的具体实现。那么，现在便可以着手生成一个自签名的证书了。
需要注意的是，在使用自签名的临时证书时，浏览器会提示证书的颁发机构是未知的。
openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
上面的过程也可以一条指令生成：
openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout apache.key -out apache.crt
这里的apache.key为私钥 apache.crt为证书
生成key时也可以进行加密，比如：使用aes256加密生成RSA私钥
openssl genrsa -aes256 -passout pass:123456 -out server.key 2048
其中 passout 代替shell 进行密码输入，否则会提示输入密码；然后后续的指令 都会提示输入密码
如果通过加密方式生成了一个key，然后又不想加密了，通过下面的命令可以删除私钥中的密码
cp server.key server.key.org
openssl rsa -in server.key.org -out server.key
创建CA证书,并用该CA证书给其他证书签名
- 创建CA证书（根证书），步骤和上面的创建自签名证书步骤一样。
我们把证书名字命名为ca。
openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -keyout ca.key -out ca.crt
- 生成服务端私钥
openssl genrsa -out server.key 2048 - 需要签名的对象（服务端）生成证书签名请求
openssl req -new -key server.key -out server.csr
这里注意证书签名请求当中的Common Name与CA的证书里面的Common Name是不一样的
- 用步骤1创建的CA证书给步骤3生成的签名请求进行签名
openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -set_serial 01 -out server.crt
提示：在x509指令中，有多重方式可以指定一个将要生成证书的序列号，可以使用set_serial选项来直接指定证书的序列号，也可以使用-CAserial选项来指定一个包含序列号的文件。所谓的序列号是一个包含一个十六进制正整数的文件，在默认情况下，该文件的名称为输入的证书名称加上.srl后缀，比如输入的证书文件为ca.cer，那么指令会试图从ca.srl文件中获取序列号，可以自己创建一个ca.srl文件，也可以通过-CAcreateserial选项来生成一个序列号文件。
上面指令也可以改成:openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt
此时会多生成一个ca.srl的文件
将证书导出成浏览器支持的.p12格式（.p12）,提示需要输入密码
openssl pkcs12 -export -clcerts -in ca.crt -inkey ca.key -out ca.p12
openssl查看相关信息
openssl rsa -noout -text -in server.key 查看私钥信息
openssl req -noout -text -in server.csr 查看签名请求信息
openssl rsa -noout -text -in ca.key 查看ca的私钥信息
openssl x509 -noout -text -in ca.crt 查看证书信息
openssl crl -text -in xx.crl 查看一个证书吊销列表信息
openssl x509 -purpose -in cacert.pem 查看一个证书的额外信息
openssl rsa -in key.pem -pubout -out pubkey.pem 从一个私钥里面提取出公钥
openssl rsa -noout -text -pubin -in apache.pub 查看一个公钥的信息
openssl verify -CAfile 指定CA文件路径 apache.crt 验证一个证书是否是某一个CA签发
openssl s_client -connect 192.168.20.51:443 模拟一个ssl客户端访问ssl服务器 如果服务端要求客户端提供证书 则在加上 -cert 和-key参数 比如 openssl s_client -connect 192.168.20.51:443 -cert client.crt -key client.key
openssl pkcs12 -in path.p12 -out newfile.crt.pem -clcerts -nokeys 从p12文件里面提取证书
openssl pkcs12 -in path.p12 -out newfile.key.pem -nocerts -nodes 从p12文件里面提取私钥
openssl命令含义
-aes256 使用AES算法（256为密钥）对产生的私钥加密。可选算法包括DES,DESede,IDEA和AES。
-key 密钥
-new 表示新的请求。
-out 输出路径
-subj 指定用户信息
ca 签发证书命令
genrsa 产生RSA密钥命令
pkcs12 PKCS#12编码格式证书命令。
rand 随机数命令
req 产生证书签发申请命令
x509 签发X.509格式证书命令。
-CAcreateserial表示创建CA证书序列号
-CAkey 表示CA证书密钥
-CAserial 表示CA证书序列号文件
-CA 表示CA证书
-cert 表示证书文件
-clcerts 表示仅导出客户证书。
-days 表示有效天数
-export 表示导出证书。
-extensions 表示按OpenSSL配置文件v3_ca项添加扩展。
-extensions 表示按OpenSSL配置文件v3_req项添加扩展。
-inkey 表示输入文件
-in 表示输入文件
-keyfile 表示根证书密钥文件
-req 表示证书输入请求。
-sha1 表示证书摘要算法,这里为SHA1算法。
-signkey 表示自签名密钥
https://www.cnblogs.com/junjiany/p/6273560.html
https://www.cnblogs.com/lihuang/articles/4205540.html
https://www.cnblogs.com/littleatp/p/5878763.html
https://blog.csdn.net/sunhuansheng/article/details/82902185