配置 OpenLDAP 使用 SSL/TLS 加密数据通信

OpenLDAP 和 OpenSSL 简介

OpenLDAP 是最常用的目录服务之一，它是一个由开源社区及志愿者开发和管理的一个开源项目，提供了目录服务的所有功能，包括目录搜索、身份认证、安全通道、过滤器等等。大多数的 Linux 发行版里面都带有 OpenLDAP 的安装包。OpenLDAP 服务默认使用非加密的 TCP/IP 协议来接收服务的请求，并将查询结果传回到客户端。由于大多数目录服务都是用于系统的安全认证部分比如：用户登录和身份验证，所以它也支持使用基于 SSL/TLS 的加密协议来保证数据传送的保密性和完整性。OpenLDAP 是使用 OpenSSL 来实现 SSL/TLS 加密通信的。

OpenSSL 是 SSL/TLS 加密算法及通信协议的开源实现包，实现了 SSLv2、SSLv3、TLSv1 及 TLSv1.2 的加密算法和通信协议，并提供 API 给第三方应用。第三方应用可以很容易的使用 OpenSSL 来将明文通信加密。OpenLDAP 和 OpenSSL 的互相配合是本文的主要内容，包括：OpenLDAP 服务端的 SSL/TLS 配置、OpenLDAP 客户端的 SSL/TLS 配置。

本文讲述的所有内容和命令适用于 Redhat Enterprise Linux 6.3，其他发行版本的 Linux 可能略有不同。

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配置 OpenLDAP 使用 SSL/TLS 加密数据通信

SSL/TLS 加密原理简介

SSL/TLS 是基于 PKI 机制的加密方式，包括证书认证、密钥交换、非对称加密、对称加密。SSL/TLS 采用 CA 作为服务端和客户端都信赖的具有权威性的组织，证书的颁发和认证都依赖于 CA，并假定 CA 颁发的证书是可靠的、可信赖的，证书里面的内容是真实的、有效的，并可用于客户机和服务器进行安全的可靠的通信加密。

SSL/TLS 证书用来认证服务器和客户机双方的身份，并用于密钥交换时候的非对称加密。密钥交换完毕之后，就可以用这个密钥做通信数据的对称加密了，具体的加密算法是由客户机和服务器互相协商得来。服务器和客户机由于 SSL/TLS 库的不同以及用户的配置不同，双方支持的算法列表不完全相同，当双方做 SSL/TLS 握手的时候，就需要将自己支持的算法列表及优先顺序告知对方，一旦对方按照优先顺序找到了第一个支持的算法，那么协商完成，否则双方协商失败，SSL/TLS 连接断开。

如何配置 OpenLDAP 客户端和服务端的算法列表将在本文的后续内容中做重点介绍，用户可以通过控制这个列表来提高安全等级，或者降低安全等级来适应更多的算法。

OpenSSL 常用命令

OpenSSL 提供了为数众多的命令来帮助用户使用和查看 SSL/TLS 加密算法、查看证书、生成证书、测试 SSL/TLS 连接等等，以下是一些常用命令的介绍。

• 查看 OpenSSL 支持的所有算法

  #openssl ciphers

• 查看 OpenSSL 是否支持某个算法，如 ECDH-ECDSA-AES128-GCM-SHA256

  # openssl ciphers ECDH-ECDSA-AES128-GCM-SHA256

• 查看 OpenSSL 是否支持某个协议，如 TLSv1.2

  # openssl ciphers TLSv1.2

• 查看 x509 证书

  # openssl x509 -in cert.pem -text –noout

• 检测与 LDAP server 的连接

  # openssl s_client -connect 9.181.137.155:636 -showcerts -state \
    -CAfile /opt/ibm/director/vmi/data/sec/vmitruststore.pem

• 生成自签名的 CA 证书

  #openssl req -x509 -newkey rsa:1024 -passout pass:123456 -days 3650 \
  -keyout whhit.pem.key -out whhit.pem.cer -subj \
  "/CN=whhit.me/OU=WeRun Club/O=whhit/L=Weihai/S=Shandong/C=CN"

• 生成私钥

  #openssl genrsa -des3 -out whhit.pem.key -passout pass:123456 1024

• 使用指定的私钥生成一个 CSR (Certificate Signing Request)

  #openssl req -new -key whhit.pem.key -passin pass:123456 \
  -out whhit.pem.csr -subj \
   "/CN=whhit.me/OU=WeRun Club/O=whhit/L=Weihai/S=Shandong/C=CN"

• 将加密的私钥导出为明文的私钥

  #openssl rsa -in whhit.pem.key -passin pass:123456 -out whhit.pem.clear.key

• 使用指定的私钥签名生成证书

  #openssl x509 -req -days 3650 -in whhit.pem.csr -signkey whhit.pem.clear.key -out whhit.pem.cer

• 将私钥和证书转化为 PKCS#12 格式的单个文件

  OpenLDAP 的 SSL/TLS 服务器端配置

  OpenLDAP 服务端的配置包括软件安装、证书生成、密码组配置等，下面是详细介绍。

  • 服务器端需要安装的软件

    检查 OpenLDAP 和 OpenSSL 的组件是否已经安装，如果没有，需要先安装如下组件：

    openldap2-back-meta-2.4.20-35，openldap2-client-2.4.20-35，openldap2-2.4.20-35，\
    openldap2-back-perl-2.4.20-35，openssl-1.0.1e-13，openssl-32bit-1.0.1e-13，\
    php5-openssl-5.2.14-0.7.30.38.2，python-openssl-0.7.0-217

  • 用 PKI 生成 SSL/TLS 服务器证书

    创建证书分为 3 个步骤，创建 CA、创建证书请求和用 CA 对证书请求签名生成证书。

    1. 创建 CA

       /etc/pki/tls/misc 是工作目录，/etc/pki/CA 是存放所有 CA 相关文件的目录。如果脚本检测到/etc/pki/CA 下面有文件存在，CA 脚本什么工作也不会做。为确保 CA 脚本能正常工作，需要先把/etc/pki/CA 目录下的文件全删除。

       # cd  /etc/pki/tls/misc   （进入工作目录）
       # ./CA –newca               （生成 CA）

    2. 创建 Server 端证书

       证书的生成分为两步，生成证书请求文件和用 CA 对证书文件进行签名。

       #./CA.pl –newreq      （生成证书请求）

    3. CA 对证书请求签名

       #./CA.pl –sign

       在/etc/pki/tls/misc 路径下创建了 3 个文件，newreq.pem 创建证书请求文件，newcert.pem CA 签发的证书，newkey.pem 证书对应的钥匙。

       重命名证书和私钥文件

       # mv newcert.pem server.cert
       # mv newkey.pem server.key
       # chmod 644 server.cert
       # chmod 644 server.key

       把这两个文件和 CA 的证书文件拷贝到 OpenLDAP 存放证书的目录下，一般在/etc/openldap/cacerts。如果 CA 与 LDAP server 不在同一台机器上需要用 scp 命令将以下文件拷贝到 LDAP server 相应目录。

       # mv server.cert /etc/openldap/cacerts
       # mv serve.key /etc/openldap/cacerts
       # cp ../../CA/cacert.pem /etc/openldap/cacerts

  • 配置 LDAP 服务器
    1. 停掉 LDAP 服务

       #service ldap stop

    2. 编辑/etc/openldap/slapd.conf 在 slapd.conf 文件中加入以下内容

       TLSCACertificateFile /etc/openldap/cacerts/cacert.pem #配置 CA 证书的路径
       TLSCertificateFile /etc/openldap/cacerts/server.cert #配置 server 证书的路径
       TLSCertificateKeyFile /etc/openldap/cacerts/server.key #配置 server 私钥的路径
       TLSCipherSuite ALL:!TLSv1.1:TLSv1.2:!SSLv2:!aNULL:!eNULL:!MD5:!MEDIUM:!LOW
       :!EXPORT:@STRENGTH #支持的协议密码及不支持的协议和密码，！表示不支持
       TLSVerifyClient never # 设置是否验证 client 的身份，其值可以是 never/allow/try/demand，
       #never 不需要验证 client 端的身份，Client 端只需要有 CA 证书就可以了
       #allow Server 会要求 client 提供证书，如果 client 端没有提供证书，会话会正常进行
       #try    Client 端提供了证书，但是 Server 端有可能不能校验这个证书，这个证书会被忽略，会话正常进行
       #demand Server 端需要认证 client 端的身份，Client 端需要有自己的证书和私钥

    3. 启动 LDAP 服务

       OpenLDAP 的 SSL/TLS 客户端配置

       OpenLDAP 客户端的配置包括证书创建、服务器连接配置、证书配置、密码组配置等，以下是详细的步骤。

       • Client 端的证书文件制作

         Client 端的证书制作与 Server 端类似，先创建请求文件，然后用 CA 对请求文件进行签名。签名时一般采用 Client 的主机名(hostname)做为 Common name。证书的名字实际上就是证书中的 Common Name 字段。这个字段应该从证书中进行检索，并根据主机名进行验证，如果二者不能匹配，证书的安全性就会受到质疑。有些公司在不同的主机上使用相同的证书，即使证书中的 Common Name 只是用于一个主机的，这是为了确保证书来自相同的公司，能够进行更深入的检查。Common Name 具体取什么值取决于项目的安全性需要。

         #./CA.pl –newreq      （生成证书请求）
         #./CA.pl –sign            
         # mv newcert.pem client.cert
         # mv newkey.pem client.key
         # chmod 644 client.cert
         # chmod 644 client.key

         把这两个文件和 CA 的证书文件用 scp 命令拷贝到 Client 端 OpenLDAP 存放证书的目录下,如/etc/openldap/cacerts。

       • 编辑/etc/openldap/ldap.conf

         URI ldaps://vm189.cn.ibm.com:636     # 一定要和 server 的证书里输入的 full qualified name 一样
         TLS_CACERT /etc/openldap/cacerts/cacert.pem     # CA 的证书
         TLS_REQCERT never     # client 是否要求认证 server 端
         TLS_CIPHER_SUITE ALL:!TLSv1.1:!TLSv1:!SSLv3:!SSLv2:!aNULL:!eNULL:!MD5:!MEDIUM:!LOW:
         !EXPORT:@STRENGTH

       • 重启 LDAP 服务

         #service ldap restart

       • 检验与 LDAP server 之间是否能连通

         验证 OpenLDAP 服务器端和客户端的 SSL/TLS 协议协商方式

         为了验证 OpenLDAP 的服务端和客户端的 SSL/TLS 连接协议的正确性，我们可以按照如下的步骤来检验。

         • 配置服务器端并重启服务器端的 LDAP Service

           按照前面叙述的步骤配置好 LDAP 服务器。

           重启 LDAP Service

           #service ldap restart

           导入 LDAP user 信息

           将 ldif 文件上传到 ldap 服务器，如 tmp 目录。如导入的文件名字为 ldapou.ldif, 其文件中关于 oladmin 账户的内容如下：

           dn: uid=oladmin,ou=People,c=cn,dc=ibm,dc=com
           uid: oladmin
           cn: oladmin
           sn: oladmin
           mail: [email protected]
           objectClass: person
           objectClass: organizationalPerson
           objectClass: inetOrgPerson
           objectClass: top
           objectClass: posixAccount
           userPassword: passw0rd
           uidNumber: 501
           gidNumber: 501
           homeDirectory: /home/oladmin

           运行如下命令增加用户和组到 LDAP 服务器目录

           # ldapadd -x -D "cn=root,c=cn,dc=ibm,dc=com" -w passw0rd -f /tmp/ldapou.ldif

           重启 LDAP Service

           #service ldap restart

         • 配置客户端并重启客户端的 LDAP Service

           在客户端的/etc/openldap/目录中配置 ldap.conf 文件，内容如下：

           TLS_REQCERT never
           TLS_CIPHER_SUITE ALL:!TLSv1.1:!TLSv1:!SSLv3:!SSLv2:!aNULL:!eNULL:!MD5:!MEDIUM
           :!LOW:!EXPORT:@STRENGTH
           URI ldaps://vm189.cn.ibm.com:636     #ldap server 地址
           base c=cn,dc=ibm,dc=com        
           binddn cn=root,c=cn,dc=ibm,dc=com
           bindpw crypt{77f132b2f9d77723}
           searchfilter (&(uid=%v)(objectclass=inetOrgPerson))
           pam_login_attribute uid
           ldap_version 3
           timelimit 30
           bind_timelimit 30
           bindpw_key /etc/openldap/fsm.data     #密码
           TLS_CACERT /opt/ibm/director/vmi/data/sec/vmitruststore.pem  #CA 证书
           pam_lookup_policy yes

         • 在客户端验证服务器端的 LDAP user 信息

           运行 ldapsearch 命令，查看服务器端的 user

            # ldapsearch -x -ZZ -h 9.181.137.189 636 (ZZ 选项用来启动 TLS 连接)

           命令运行后的结果

           # extended LDIF
           # LDAPv3
           # base  (default) with scope subtree
           # filter: (objectclass=*)
           # requesting: 636
           # cn, ibm.com
           dn: c=cn,dc=ibm,dc=com
           # People, cn, ibm.com
           dn: ou=People,c=cn,dc=ibm,dc=com
           # Group, cn, ibm.com
           dn: ou=Group,c=cn,dc=ibm,dc=com
           # oladmin, People, cn, ibm.com
           dn: uid=oladmin,ou=People,c=cn,dc=ibm,dc=com
           ……(此处省略了其他账户的信息)

           从返回的结果中可以找到从服务器端导入的 user，如 oladmin 等账户信息，证明 TLS LDAP 连接时建立好了。

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         总结

         通过本文的讲述和实验，我们可以更深入的了解 OpenLDAP 和 OpenSSL 是如何协同工作的，并如何配置 OpenLDAP 的服务端和客户端以满足用户对数据通信安全的要求，这些都是当前网络安全及加密安全的问题日益严重的情况下，用户的迫切需求。

         #openssl s_client –connect vm189.cn.ibm.com:636 –CAfile /etc/openldap/cacerts/cacert
         .pem-showcerts –state

       #service ldap start

  #openssl pkcs12 -export -in whhit.pem.cer -inkey whhit.pem.key -passin pass:123456 \
  -out whhit.p12 -passout pass:123456 -name tomcat