Java加密与解密的艺术~数字证书~证书管理openssl

OpenSSL功能远胜于KeyTool,可用于根证书,服务器证书和客户证书的管理
这里使用的是Win32OpenSSL_Light-1_0_1e.exe
http://www.slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html
1,构建根证书
构建根证书前,需要构建随机数文件(.rand),完整命令如

openssl rand -out private/.rand 1000
rand 随机数命令。这里将随机数文件输出到private目录下。
-out 输出文件路径,
1000 指定来产生伪随机字节数


2,构建根证书私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/ca.key.pem 2048

3,生成根证书签发申请
完成密钥构建操作后,我们需要生成根证书签发申请文件(ca.csr),完整命令如代码

openssl req -new -key private/ca.key.pem -out private/ca.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=*.lesaas.cn"

 req          产生证书签发申请命令
 -new         表示新请求
 -key         密钥,这里为private/ca.key.pem文件
 -out         输出路径,这里为private/ca.csr文件
 -subj        指定用户信息。这里使用泛域名"*.lesaas.cn"
得到根证书签发申请文件后,我们可以将其发生给CA机构签发,当然我们也可以自行签发根证书。
4,签发根证书(自行签发根证书)

openssl x509 -req -days 10000 -sha1 -extensions v3_ca -signkey private/ca.key.pem -in private/ca.csr -out certs/ca.cer

x509        签发X.509格式证书命令。
 -req        表示证书输入请求。
 -days       表示有效天数,这里为10000天。
 -shal       表示证书摘要算法,这里为SHA1算法。
 -extensions 表示按OpenSSL配置文件v3_ca项添加扩展。
 -signkey    表示自签名密钥,这里为private/ca.key.pem。
 -in         表示输入文件,这里为private/ca.csr。
 -out        表示输出文件,这里为certs/ca.cer。
=====
OpenSSL产生的数据证书不能再JAVA语言环境中直接使用,需要将其转化为PKCS#12编码格式。
完整命令如代码
5,根证书转化

openssl pkcs12 -export -cacerts -inkey private/ca.key.pem -in certs/ca.cer -out certs/ca.p12

pkcs12          PKCS#12编码格式证书命令。
 -export         表示导出证书。
 -cacerts        表示仅导出CA证书。
 -inkey          表示输入密钥,这里为private/ca.key.pem
 -in             表示输入文件,这里为certs/ca.cer
 -out            表示输出文件,这里为certs/ca.p12
个人信息交换文件(PKCS#12) 可以作为密钥库或信任库使用,我们可以通过KeyTool查看密钥库的详细信息。
6,查看密钥库信息

keytool -list -keystore d:/CA/certs/ca.p12 -storetype pkcs12 -v -storepass 123456

注意,这里参数-storetype值为“pkcs12”。
我们已经构建了根证书(ca.cer),我们可以使用根证书签发服务器证书和客户证书。

7,构建服务器证书
服务器证书的构建与根证书构建相似,首先需要构建私钥。
(1)构建服务器私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/server.key.pem 2048

genrsa       产生RSA密钥命令。
-aes256      使用AES算法(256位密钥)对产生的私钥加密。可选算法包括DES,DESede,IDEA和AES。
 -out         输出路径,这里指private/server.key.pem。
这里的参数2048,指RSA密钥长度位数,默认长度为512位。
(2)生成服务器证书签发申请

openssl req -new -key private/server.key.pem -out private/server.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=www.lesaas.cn" 

req          产生证书签发申请命令
 -new         表示新请求。
 -key         密钥,这里为private/ca.key.pem文件
 -out         输出路径,这里为private/ca.csr文件
 -subj        指定用户信息,这里使用域名“www.lesaas.cn”作为用户名。
我们已经获得了根证书,可以使用根证书签发服务器证书。
(3)签发服务器证书

openssl x509 -req -days 3650 -sha1 -extensions v3_req -CA certs/ca.cer -CAkey private/ca.key.pem -CAserial ca.srl -CAcreateserial -in private/server.csr -out 
certs/server.cer

x509           签发X.509格式证书命令。
 -req           表示证书输入请求。
 -days          表示有效天数,这里为3650天。
 -sha1          表示证书摘要算法,这里为SHA1算法。
 -extensions    表示按OpenSSL配置文件v3_req项添加扩展。
 -CA            表示CA证书,这里为certs/ca.cer
 -CAkey         表示CA证书密钥,这里为private/ca.key.pem
 -CAserial      表示CA证书序列号文件,这里为ca.srl
 -CAcreateserial表示创建CA证书序列号
 -in            表示输入文件,这里为private/server.csr
 -out           表示输出文件,这里为certs/server.cer
这里我们同样需要将OpenSSL产生的数子证书转化为PKCS#12编码格式。完整命令如下
(4)服务器证书转换

openssl pkcs12 -export -clcerts -inkey private/server.key.pem -in certs/server.cer -out certs/server.p12

pkcs12         PKCS#12编码格式证书命令。
 -export        表示导出证书。
 -clcerts       表示仅导出客户证书。
 -inkey         表示输入文件,这里为private/server.key.pem
 -in            表示输入文件,这里为certs/ca.cer
 -out           表示输出文件,这里为certs/server.p12
我们已经构建了服务器证书(server.cer),并可使用该证书构建基于单向认证网络
(5)构建客户证书
客户证书的构建与服务器证书构建基本一致,首先需要构建私钥。
产生客户私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/client.key.pem 2048

genrsa         产生RSA密钥命令
-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。
 -out           输出路径,这里指private/client.key.pem
这里的参数2048,指RSA密钥长度位数,默认长度为512位
完成客户证书密钥构建后,我们需要产生客户证书签发申请
(6)生成客户证书签发申请

openssl req -new -key private/client.key.pem -out private/client.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=lesaas"

req            产生证书签发申请命令
 -new           表示新的请求。
 -key           密钥,这里为private/client.csr文件
 -subj          指定用户信息,这里使用“lesaas”作为用户名
我们已经获得了根证书,可以使用根证书签发客户证书(client.cer)
(7)签发客户证书

openssl ca -days 3650 -in private/client.csr -out certs/client.cer -cert certs/ca.cer -keyfile private/ca.key.pem

ca            签发证书命令
 -days         表示证书有效期,这里为3650天。
 -in           表示输入文件,这里为private/client.csr
 -out          表示输出文件,这里为certs/server.cer
 -cert         表示证书文件,这里为certs/ca.cer
 -keyfile      表示根证书密钥文件,这里为private/ca.key.pem
最后,我们需要将获得客户证书转化Java语言可以识别的PKCS#12编码格式。
(8)客户证书转换

openssl pkcs12 -export -inkey private/client.key.pem -in certs/client.cer -out certs/client.p12

pkcs12       PKCS#12编码格式证书命令、
 -export      表示导出证书
 -clcerts     表示仅导出客户证书。
 -inkey       表示输入密钥,这里为private/client.key.pem
 -in          表示输入文件,这里为certs/client.cer
 -out         表示输出文件,这里为certs/client.p12

至此,我们完成了双向认证的所需的全部证书。

数字证书是公钥的载体,而密钥库可以包含公钥、私钥信息。 

JKS和PKCS#12都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者,搞Java开发,尤其是接触过HTTPS平台的朋友,并不陌生。JKS文件(通常为*.jks或*.keystore,扩展名无关)可以通过Java原生工具——KeyTool生成;而后者PKCS#12文件(通常为*.p12或*.pfx,意味个人信息交换文件),则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。 
当然,这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的!当然,这种转换需要通过KeyTool工具进行! 

回归正题,计费同事遇到一个难题:合作方交给他们一个*.pfx文件,需要他们从中提取密钥,然后进行加密交互。其实,通过Java直接操作密钥库文件(或个人信息交换文件)对于一般Java开发人员来说,这都是个冷门。不接触数字安全,根本不知所云。况且,Java原生的密钥库文件格式为JKS,如何操作*.pfx文件?密钥库操作需要获知密钥库别名,*.pfx别名是什么?!接下来就解决这些问题!
(PKCS#12是base64编码的)
方案: 
通过keytool密钥库导入命令importkeystore,将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
检索新生成的密钥库文件,提取别名信息。
由密钥库文件导出数字证书(这里将用到别名)。
通过代码提取公钥/私钥、签名算法等
先看格式转换: 
Cmd代码  收藏代码
echo 格式转换  

keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456  


-importkeystore导入密钥库,通过格式设定,我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。 
-v显示详情 
-srckeystore源密钥库,这里是zlex.pfx 
-srcstoretype源密钥库格式,这里为pkcs12 
-srcstorepass源密钥库密码,这里为123456 
-destkeystore目标密钥库,这里为zlex.keystore 
-deststoretype目标密钥库格式,这里为jks,默认值也如此 
-deststorepass目标密钥库密码,这里为123456 
通过这个操作,我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。 
这时,我们已经获得了密钥库文件,只要确定对应的别名信息,就可以提取公钥/私钥,以及数字证书,进行加密交互了! 
Cmd代码  收藏代码
echo 查看证书  

keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -v  

 -list列举密钥库
 -keystore密钥库,这里是zlex.keystore
 -storepass密钥库密码,这里是123456
 -v显示详情
现在,我们把证书导出! 
Cmd代码  收藏代码
echo 导出证书  

keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456  

 -exportcert导出证书
 -alias别名,这里是1
 -keystore密钥库,这里是zlex.keystore
 -file证书文件,这里是zlex.crt
 -storepass密钥库密码,这里是123456
 
现在证书也导出了,我们可以提取公钥/私钥,进行加密/解密,签名/验证操作了!当然,即便没有证书,我们也能够通过密钥库(JKS格式)文件获得证书,以及公钥/私钥、签名算法等。 

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