利用openssl创建一个简单的CA

 本文旨在利用开源openssl软件，在Linux（或UNIX/Cygwin）下创建一个简单的CA。我们可以利用这个CA进行PKI、数字证书相关的测试。比如，在测试用Tomcat或Apache构建HTTPS双向认证时，我们可以利用自己建立的测试CA来为服务器端颁发服务器数字证书，为客户端（浏览器）生成文件形式的数字证书（可以同时利用openssl生成客户端私钥）。
 
 该简单的CA将建立在用户自己的目录下（$HOME/testca），无需超级用户（root）权限。
 
一. 创建CA
1. 创建CA需要用到的目录和文件：
执行命令如下：
mkdir "$HOME/testca"
cd "$HOME/testca"
mkdir newcerts private conf
chmod g-rwx,o-rwx private
echo "01" > serial
touch index.txt
 
说明：
$HOME/testca为待建CA的主目录。其中newcerts子目录将存放CA签署（颁发）过的数字证书（证书备份目录）。而private目录用于存放CA的私钥。目录conf只是用于存放一些简化参数用的配置文件。
 
文件serial和index.txt分别用于存放下一个证书的序列号和证书信息数据库。
当然，偷懒起见，可以只用按照本文操作即可，不一定需要关心各个目录和文件的作用。
 
2. 生成CA的私钥和自签名证书（即根证书）
创建文件：
vi "$HOME/testca/conf/gentestca.conf"
文件内容如下：
####################################
[ req ]
default_keyfile = $ENV::HOME/testca/private/cakey.pem
default_md = md5
prompt = no
distinguished_name = ca_distinguished_name
x509_extensions = ca_extensions
 
[ ca_distinguished_name ]
organizationName = TestOrg
organizationalUnitName  = TestDepartment
commonName = TestCA
emailAddress = [email protected]
 
[ ca_extensions ]
basicConstraints = CA:true
########################################
 
然后执行命令如下：
cd "$HOME/testca"
openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -out cacert.pem -outform PEM -days 2190 -config "$HOME/testca/conf/gentestca.conf"
执行过程中需要输入CA私钥的保护密码，假设我们输入密码： 888888
 
可以用如下命令查看一下CA自己证书的内容
openssl x509 -in cacert.pem -text -noout
 
3. 创建一个配置文件，以便后续CA日常操作中使用：
vi "$HOME/testca/conf/testca.conf"
文件内容如下：
####################################
[ ca ]
default_ca      = testca                   # The default ca section
 
[ testca ]
dir            = $ENV::HOME/testca         # top dir
database       = $dir/index.txt          # index file.
new_certs_dir  = $dir/newcerts           # new certs dir
 
certificate    = $dir/cacert.pem         # The CA cert
serial         = $dir/serial             # serial no file
private_key    = $dir/private/cakey.pem  # CA private key
RANDFILE       = $dir/private/.rand      # random number file
 
default_days   = 365                     # how long to certify for
default_crl_days= 30                     # how long before next CRL
default_md     = md5                     # message digest method to use
unique_subject = no                      # Set to 'no' to allow creation of
                                         # several ctificates with same subject.
policy         = policy_any              # default policy
 
[ policy_any ]
countryName             = optional
stateOrProvinceName     = optional
localityName            = optional
organizationName        = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName              = supplied
emailAddress            = optional
 
########################################
 
 
二. CA的日常操作
1. 根据证书申请请求签发证书
假设收到一个证书请求文件名为req.pem，文件格式应该是PKCS#10格式（标准证书请求格式）。
 
首先可以查看一下证书请求的内容，执行命令：
openssl req -in req.pem -text -noout
将看到证书请求的内容，包括请求者唯一的名字（DN）、公钥信息（可能还有一组扩展的可选属性）。
 
执行签发命令：
openssl ca -in req.pem -out cert.pem -config "$HOME/testca/conf/testca.conf"
执行过程中会要求输入访问CA的私钥密码（刚才设置的888888）。
 
完成上一步后，签发好的证书就是cert.pem，另外$HOME/testca/newcerts里也会有一个相同的证书副本（文件名为证书序列号）。
你可以执行以下语句来查看生成的证书的内容：
openssl x509 -in cert.pem -text -noout
 
2. 吊销证书（作废证书）
一般由于用户私钥泄露等情况才需要吊销一个未过期的证书。（当然我们用本测试CA时其时很少用到该命令，除非专门用于测试吊销证书的情况）
假设需要被吊销的证书文件为cert.pem，则执行以下命令吊销证书：
openssl ca -revoke cert.pem -config "$HOME/testca/conf/testca.conf"
 
3. 生成证书吊销列表文件（CRL）
准备公开被吊销的证书列表时，可以生成证书吊销列表（CRL），执行命令如下：
openssl ca -gencrl -out testca.crl -config "$HOME/testca/conf/testca.conf"
还可以添加-crldays和-crlhours参数来说明下一个吊销列表将在多少天后（或多少小时候）发布。
 
可以用以下命令检查testca.crl的内容：
openssl crl -in testca.crl -text -noout
 
三. 自己生成公钥密钥，并用测试CA签发数字证书
我们在平时测试时，可以自己用openssl为服务器或用户生成公钥密钥，并用上面创建的CA签发对应私钥（密钥）的数字证书。
假设，我们就用刚才创建CA的操作系统用户为名为testuser的用户创建数字证书，我们要把待创建的私钥、证书等都放在目录$HOME/testuser下：
 
1. 创建密钥和证书请求（证书请求里包含了公钥）
创建$HOME/testuser目录并执行命令：
mkdir $HOME/testuser
cd $HOME/testuser
openssl req -newkey rsa:1024 -keyout testkey.pem -keyform PEM -out testreq.pem -outform PEM -subj "/O=TestCom/OU=TestOU/CN=testuser"
执行过程中需要输入私钥的保护密码，假设我们输入密码： 222222
 
执行完后，testkey.pem即为用户的密钥，而testreq.pem即为证书请求。
可以用openssl req -in testreq.pem -text -noout查看证书请求的内容。
 
2. 用测试CA为testuser签发证书
同样还在$HOME/testuser目录下执行命令：
openssl ca -in testreq.pem -out testcert.pem -config "$HOME/testca/conf/testca.conf"
执行过程中需要输入CA的密钥保护密码（刚才设置的888888），并且最后询问你是否要给该用户签发证书时要选y。
 
执行完后，testcert.pem即为证书，
可以用命令openssl x509 -in testcert.pem -text -noout查看证书内容。
 
3. 制作一个PKCS12格式的文档（个人数字证书）
我们制作的这个PKCS#12文件将包含密钥、证书和颁发该证书的CA证书。该文件可以直接用于服务器数字证书或个人数字证书。
把前几步生成的密钥和证书制作成一个pkcs12文件的方法执行命令：
openssl pkcs12 -export -in testcert.pem -inkey testkey.pem -out testuser.p12 -name testuser -chain -CAfile "$HOME/testca/cacert.pem"
执行过程中需要输入保护密钥的密码（222222），以及新的保护pkcs12文件的密码。
 
执行完后，testuser.p12即为pkcs12文件。你可以直接拷贝到windows下，作为个人数字证书，双击导入IE后就可以使用了。该文件也可以直接用于tomcat作为服务器证书使用（我尽量在近期再写一篇关于如何自己用tomcat建立HTTPS双向认证测试环境的文章）。
 
若要查看testuser.p12的内容可以用命令openssl pkcs12 -in testuser.p12
 
说明：
    - 本文中名词“个人数字证书”意识为包含私钥和证书的实体，而不是单指只保护公钥的数字证书。
    -  openssl版本OpenSSL 0.9.8g 19