搭建开源CA认证-申请颁发证书
文章目录
- 一、CA机构分级管理
- 二、OpenSSL
- （一）生成随机数：
- （二）ASCII编码与Base64编码转换：
- （三）随机数生成器：
- 三、搭建私有CA
- （一）证书申请及签署步骤：
- （二）搭建CA
- 1.生成私钥
- 2.生成自签名证书
- 3.创建数据库以及新颁发证书数字
- 4.设置证书起始编号
- （三） 申请证书：企业服务
- （四）颁发证书：CA
- （五）使用证书：企业服务
- （六）吊销证书：CA
一、CA机构分级管理
数字签名的重要性：
数字证书就是互联网通讯中标志通讯各方身份信息，数字证书不是通信双方的身份证书，而是认证机构在数字证书上扣得一个章，确认你的身份证书有效，它是由权威的CA机构颁发用于表示互联网上通信双方的身份。个人搭建的自由CA服务器在互联网中是不被认可的，但是可以在企业自己的内部网络中使用。
验证过程：
首先在根CA进行签署自证证书，然后子CA向根CA申请证书，根CA签署证书后子CA就可以向其他申请者发放证书。此时的子CA服务器相对于根服务器来说是申请者，相对于web服务器申请者是签署者，所以子CA是两个身份，既是申请者又是签署者
CA通讯过程：
二、OpenSSL
确认OpenSSL软件包是否安装
openssl常用指令
genrsa 生成RSA参数
req
x509
rsa
ca
genrsa：平时主要用来生成私钥，选择使用的算法、对称加密密码和私钥长度来生成私钥
基本用法：
openssl genrsa [args] [numbits]
其中常见的参数：【更多参数查看：openssl genrsa -help】
args1 对生成的私钥文件是否要使用加密算法进行对称加密:
-des : CBC模式的DES加密
-des3 : CBC模式的3DES加密
-aes128 : CBC模式的AES128加密
-aes192 : CBC模式的AES192加密
-aes256 : CBC模式的AES256加密
args2 对称加密密码
-passout passwords
其中passwords为对称加密(des、3des、aes)的密码(使用这个参数就省去了console交互提示输入密码的环节)
args3 输出文件
-out file : 输出证书私钥文件
[numbits]: 密钥长度，理解为私钥长度
req
req的基本功能主要有两个：生成证书请求和生成自签名证书，当然这并不是其全部功能，但是这两个最为常见；
常见使用方法：
openssl req [args] outfile
主要参数：【更多参数查看：openssl req -help】
args1 输入文件格式：-inform arg
-inform DER 使用输入文件格式为DER
-inform PEM 使用输入文件格式为PEM
args2 输出文件格式:-outform arg
-outform DER 使用输出文件格式为DER
-outform PEM 使用输出文件格式为PEM
args3 待处理文件
-in inputfilepath
args4 待输出文件
-out outputfilepath
args5 用于签名待生成的请求证书的私钥文件的解密密码
-passin passwords
args6 用于签名待生成的请求证书的私钥文件
-key file
args7 指定输入密钥的编码格式 -keyform arg
-keyform DER
-keyform NET
-keyform PEM
args8 生成新的证书请求
-new
args9 输出一个X509格式的证书,签名证书时使用
-x509
args10 使用X509签名证书的有效时间
-days // -days 3650 有效期10年
args11 生成一个bits长度的RSA私钥文件，用于签发【生成私钥、并生成自签名证书】
-newkey rsa:bits
args12 设置HASH算法-[digest]【生成私钥指定的hash摘要算法】
-md5
-sha1 // 高版本浏览器开始不信任这种算法
-md2
-mdc2
-md4
args13 指定openssl配置文件,很多内容不容易通过参数配置，可以指定配置文件
-config filepath
args14 显示格式txt【用于查看证书、私钥信息】
-text
使用的案例：利用私钥(server.key)生成证书请求csr(server.csr)
openssl req -new -key server.key -out server.csr
使用案例：利用私钥生成自签名证书(ca.crt)
openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt
x509
x509是一个功能很丰富的证书处理工具。可以用来显示证书的内容，转换其格式，给CSR签名等X.509证书的管理工作；
用法如下：
openssl x509 [args]
参数如下：【更多参数查看：openssl x509 -help】
args1 是输入输入文件格式：-inform arg
-inform DER 使用输入文件格式为DER
-inform PEM 使用输入文件格式为PEM
args2 输出文件格式:-outform arg
-outform DER 使用输出文件格式为DER
-outform PEM 使用输出文件格式为PEM
args3 是待处理X509证书文件
-in inputfilepath
args4 待输出X509证书文件
-out outputfilepath
args5 表明输入文件是一个"请求签发证书文件(CSR)"，等待进行签发
-req
args6 签名证书的有效时间
-days // -days 3650 有效期10年
args7 指定用于签发请求证书的根CA证书
-CA arg
args8 根CA证书格式(默认是PEM)
-CAform arg
args9 指定用于签发请求证书的CA私钥证书文件
-CAkey arg
args10 指定根CA私钥证书文件格式(默认为PEM格式)
-CAkeyform arg
args11 指定序列号文件(serial number file)
-CAserial arg
args12 如果序列号文件(serial number file)没有指定，则自动创建它
-CAcreateserial
args13 设置HASH算法-[digest]【生成私钥指定的hash摘要算法】
-md5
-sha1 // 高版本浏览器开始不信任这种算法
-md2
-mdc2
-md4
使用实例： 使用根CA证书[ca.crt]和私钥[ca.key]对"请求签发证书"[server.csr]进行签发，生成x509格式证书
openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out serverx509.crt
（一）生成随机数：
格式：openssl rand -base64|-hex NUM
NUM: 表示字节数，使用-hex，每个字符为十六进制，相当于4位二进制，出现的字符数为NUM*2
示例1：[root@CentOS7 data]#openssl rand -hex 12
生成的是16进制数，2位16进制数是1个字节，12个字节就是12*2=24位16进制数
示例2： base64：[root@CentOS7 data]#openssl rand -base64 12
base64转换为64个常见字符：
（二）ASCII编码与Base64编码转换：
转换方法：ASCII表对应字母10进制转二进制，高位起每6位做分隔，不够6位用0补齐（补齐的用=表示）；转为对应base64编码表
Base64 编码表：
示例1：
man ASCII
Oct Dec Hex Char
141 97 61 a
142 98 62 b
a十进制：97 对应二进制：01100001
b十进制：98 对应二进制：01100010
ab组合的二进制：0110000101100010
base64：（0-63）用6位二进制可表示64位数，因此对ab的二进制高位起每6位做分隔，不够6位用0补齐（补齐的用=表示）：二进制位是6和8的公倍数才不会出现等号，6和8最小公倍数是24
011000 010110 001000 #二进制
24 22 8 # 32 16 8 4 2 1
Y W I= #后面补了0 ，用=表示
示例2：[root@CentOS7 data]#openssl rand -base64 3
3个字节是24位，所以3的倍数个字节不带等号，即6和8最小公倍数的倍数也可整除6和8
（三）随机数生成器：
键盘和鼠标，块设备中断
/dev/random：仅从熵池返回随机数；随机数用尽，阻塞
/dev/urandom：从熵池返回随机数；随机数用尽，会利用软件生成伪随机数,非阻塞
加密：
生成私钥：
[root@CentOS7 data]#(umask 077;openssl genrsa -out /data/192.168.37.100.key)
对生成私钥加密：
[root@CentOS7 data]#(umask 077;openssl genrsa -out /data/192.168.37.100.key -des 1024)
对加密密钥解密
[root@CentOS7 data]#openssl rsa -in 192.168.37.100.key -out 192.168.37.100-2.key
不加密密钥：
生成加密密钥：
解密加密的密钥：
生成公钥：（由私钥推出）
openssl rsa -in 192.168.37.100-2.key -pubout -out 192.168.37.100.key.pub
三、搭建私有CA
（一）证书申请及签署步骤：
1、生成申请请求
2、RA核验
3、CA签署
4、获取证书
openssl的配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf
三种策略：match匹配、optional可选、supplied提供
match：要求申请填写的信息跟CA设置信息必须一致
optional：可有可无，跟CA设置信息可不一致
supplied：必须填写这项申请信息
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[ ca ]
default_ca = CA_default # The default ca section 机器可搭建多个CA；默认CA
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[ CA_default ]
dir = /etc/pki/CA # Where everything is kept CA信息目录
certs = $dir/certs # Where the issued certs are kept 颁发的证书位置
crl_dir = $dir/crl # Where the issued crl are kept 证书吊销列表所在位置
database = $dir/index.txt # database index file. 已经颁发的证书及状态数据库位置
#unique_subject = no # Set to 'no' to allow creation of
# several ctificates with same subject.
new_certs_dir = $dir/newcerts # default place for new certs. 新颁发证书的位置
certificate = $dir/cacert.pem # The CA certificate CA的自己证书的位置
serial = $dir/serial # The current serial number 下一个颁发者的证书编号位置
crlnumber = $dir/crlnumber # the current crl number 吊销列表编号位置
# must be commented out to leave a V1 CRL
crl = $dir/crl.pem # The current CRL 被吊销列表文件
private_key = $dir/private/cakey.pem # The private key 存放CA的私钥位置
RANDFILE = $dir/private/.rand # private random number file 私钥用到的随机数
x509_extensions = usr_cert # The extentions to add to the cert
default_days = 365 # how long to certify for 默认证书有效期
default_crl_days= 30 # how long before next CRL 默认吊销证书
default_md = sha256 # use SHA-256 by default
preserve = no # keep passed DN ordering
（二）搭建CA
1.生成私钥
[root@CentOS7 ~](umask 077;openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 4096)
2.生成自签名证书
（命令中带x509j是自签名证书,不带的是申请证书；-key 指定私钥文件；-days指定CA有效期;一般公司是一年）
#-new：生成新证书签署请求
#-x509：专用于CA生成自签证书
#-key：生成请求时用到的私钥文件
#-days n：证书的有效期限
#-out /PATH/TO/SOMECERTFILE: 证书的保存路径
openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3650
openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out /etc/pki/CA/cacert.pem -days 3650 <<EOF
CN
beijing
beijing
Dell
devops
ca.Dell.com
[email protected]
EOF
填写的内容如下：可通过多行重定向方式填写
Country Name (2 letter code) [XX]:CN #国家
State or Province Name (full name) []:Beijing 省
Locality Name (eg, city) [Default City]:Beijing 市
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Dell #公司名称
Organizational Unit Name (eg, section) []:Devops #部门
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:ca.dell.com #域名
Email Address []:mail.dell.com #企业邮箱地址
查看证书内容：
[root@CentOS7 ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -text
Issuer: 颁发者
Validity：有效期
Subject:颁发给
3.创建数据库以及新颁发证书数字
[root@CentOS7 ~]#touch /etc/pki/CA/index.txt
[root@CentOS7 ~]#touch /etc/pki/CA/serial
4.设置证书起始编号
编号必须是整数位：
[root@CentOS7 ~]#echo 0F > /etc/pki/CA/serial
注： 无此两个文件，直接颁发证书时可能会出现如下报错：
Certificate:
Data:
Version: 3 (0x2)
Serial Number:
9b:4c:11:78:5f:08:37:a6
Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
颁发者： Issuer: C=CN, ST=Beijing, L=Beijing, O=Dell, OU=Devops, CN=ca.dell.com/emailAddress=mail.dell.com
有效期 Validity
Not Before: Jun 22 05:56:38 2019 GMT
Not After : Jun 19 05:56:38 2029 GMT
颁发给： Subject: C=CN, ST=Beijing, L=Beijing, O=Dell, OU=Devops, CN=ca.dell.com/emailAddress=mail.dell.com
Subject Public Key Info:
Public Key Algorithm: rsaEncryption
Public-Key: (4096 bit)
Modulus:
00:a9:a5:45:d9:29:d1:56:af:7c:13:e7:ba:ce:58:
c2:31:85:f2:d0:34:c9:39:26:6f:36:c1:da:3d:da:
60:31:34:50:99:fc:fc:69:4d:7e:cc:5e:0d:8d:0b:
5d:f2:ff:8f:67:34:70:fe:e8:d2:f1:f6:02:24:41:
（三） 申请证书：企业服务
申请的证书放在具体服务的配置文件路径中；申请时间由颁发者规定的
1.生成私钥文件：
[root@CentOS6 httpd]#(umask 066;openssl genrsa -out /data/httpd/httpd.key 2048)
2.生成证书申请文件
注意：申请是填写的信息：默认要求 国家，省，公司名称三项必须和CA的自签名填写的一致
[root@CentOS6 httpd]#openssl req -new -key httpd.key -out httpd.csr
3.将申请文件发送给CA机构
[root@CentOS6 data]#openssl req -new -key httpd.key -out httpd.csr
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:Beijing
Locality Name (eg, city) [Default City]:bj
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Dell
Organizational Unit Name (eg, section) []:test
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:ca.tmall.com
Email Address []:
Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:
（四）颁发证书：CA
颁发证书，默认生效日期为365天，证书后缀为crt、pem都可以
1.生成证书文件
openssl ca -in /data/httpd.csr -out /etc/pki/CA/certs/httpd.crt -days 100
2.将证书文件发送给申请公司
（五）使用证书：企业服务
申请者上传至颁发的证书至具体服务目录下
windows主机：使用sz工具将他导出到windows机器中。然后双击安装此证书到受信任的根证书颁发机构
（六）吊销证书：CA
[root@CentOS7 ~]#openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/0F.pem #吊销证书
[root@CentOS7 ~]#openssl ca -status 0F #查看证书状态
[root@CentOS7 ~]#echo FF > /etc/pki/CA/crlnumber #定义吊销列表起始编号
[root@CentOS7 ~]#openssl ca -gencrl -out /etc/pki/CA/crl.pem #更新吊销列表
[root@CentOS7 ~]#openssl crl -in /etc/pki/CA/crl.pem -noout -text #查看crl.pem 文件
参考文献：https://segmentfault.com/a/1190000014963014