HTTPS与自制SSL证书

HTTPS原理

我们先来看看黑客是如何盗取客户端和服务端通讯的真实报文的。

对称密钥

对称密钥是客户端和服务端加解密时共用的一个密钥，因为是共用密钥，必然存在一个密钥传输的过程，黑客可以通过截取报文的方式拿到这个对称密钥，对后续的密文进行解密。

非对称密钥

非对称密钥是客户端和服务端各保有一对自己的公私钥，并将公钥发送给对方。发送方用对方的公钥加密数据，用自己的私钥签名数据，接收方收到密文后，用对方的公钥验签，用自己的私钥解密数据。

由于在双方通讯过程中不存在私钥的传输，黑客就无法轻易地直接从报文中拿到私钥。但也并非无懈可击了，黑客可以在中间通过模拟客户端和服务端，分别对双方进行欺骗，获取到真实报文：

首先，在双方交换公钥时，黑客拦截报文记录双方的公钥，并将自己的公钥替换进去；

然后，发送方用黑客传回的公钥加密数据，用自己的私钥签名数据发送出去，黑客拦截报文，用发送方的公钥验签，用自己的私钥解密获得真实报文。

SSL证书

为了防止黑客模拟服务端进行欺骗，这时候就需要一个有公信力的第三方介入，对服务端的真伪进行甄别，这个第三方就是CA机构(Certificate Authority)，具体工作过程是这样的：

首先，客户端内置了常用CA机构的证书，其中包含CA机构公钥；

然后，CA机构颁发给网站的证书(服务器证书)，包含了服务器公钥、域名信息等，以及CA机构私钥对服务器公钥、域名等一系列信息的签名；

最后，客户端接收到服务器证书时，使用CA证书包含的公钥对服务器证书的签名进行校验，校验通过才会使用服务器公钥加密传输对称密钥给服务端，后续再使用这个对称密钥加解密报文。

简单来说就是客户端用预置的CA证书对服务端发送的服务器证书进行真伪判断。

自制SSL证书

自制SSL证书需要生成两种证书：CA机构证书、服务器证书。

服务器证书是由CA机构颁发，安装在服务器上，例如nginx、tomcat等；

CA机构证书提供给各个客户端安装，常用浏览器、手机等已经内置了各大常用CA机构的证书，但我们自制证书就需要手动安装了。

自制SSL证书(mkcert)

安装mkcert

mkcert 是一个用于生成本地自签名 SSL 证书的开源工具，项目基于 Golang 开发，可跨平台使用，不需要配置，支持多域名以及自动信任 CA。

下载地址：https://github.com/FiloSottile/mkcert/releases

按照操作系统类型选择合适的版本，这里使用mkcert-v1.4.4-linux-amd64版本。

#重新命名

cp mkcert-v1.4.4-linux-amd64 mkcert

#增加执行权限

chmod +x mkcert

#执行测试命令，会返回mkcert当前版本号为1.4.4

./mkcert -version

生成CA证书

mkcert 支持自动信任 CA，需要在服务器生成CA 证书，并在客户端安装，以解决私有证书在客户端不受信任的问题。

#在服务器生成CA证书

mkcert -install

#查看证书位置

mkcert -CAROOT

 可以看到目录下有两个文件：rootCA-key.pem和rootCA.pem ，把rootCA.pem拷贝到客户端，重命名为rootCA.crt，双击安装即可。 ​​​​​​

生成服务器证书

#生成服务器证书方式一：直接生成

./mkcert 域名1 域名2 域名3...

在当前目录生成xxx.pem和xxx-key.pem两个文件。

#生成服务器证书方式二：指定证书名和私钥名

./mkcert -cert-file ./server.crt -key-file ./server.key 域名1 域名2 域名3...

 在当前目录生成server.crt和server.key两个文件。

查看mkcert更多用法：

./mkcert -help

Usage of mkcert:

	$ mkcert -install
	Install the local CA in the system trust store.

	$ mkcert example.org
	Generate "example.org.pem" and "example.org-key.pem".

	$ mkcert example.com myapp.dev localhost 127.0.0.1 ::1
	Generate "example.com+4.pem" and "example.com+4-key.pem".

	$ mkcert "*.example.it"
	Generate "_wildcard.example.it.pem" and "_wildcard.example.it-key.pem".

	$ mkcert -uninstall
	Uninstall the local CA (but do not delete it).

Advanced options:

	-cert-file FILE, -key-file FILE, -p12-file FILE
	    Customize the output paths.

	-client
	    Generate a certificate for client authentication.

	-ecdsa
	    Generate a certificate with an ECDSA key.

	-pkcs12
	    Generate a ".p12" PKCS #12 file, also know as a ".pfx" file,
	    containing certificate and key for legacy applications.

	-csr CSR
	    Generate a certificate based on the supplied CSR. Conflicts with
	    all other flags and arguments except -install and -cert-file.

	-CAROOT
	    Print the CA certificate and key storage location.

	$CAROOT (environment variable)
	    Set the CA certificate and key storage location. (This allows
	    maintaining multiple local CAs in parallel.)

	$TRUST_STORES (environment variable)
	    A comma-separated list of trust stores to install the local
	    root CA into. Options are: "system", "java" and "nss" (includes
	    Firefox). Autodetected by default.

自制SSL证书(openssl)

由于mkcert在生成证书时命令很简单，相应的可选配置也较少，例如无法约定证书的有效期等等，所以一般用于测试使用，在正式环境中最好还是使用openssl，下面是使用openssl制作ssl证书的步骤：

生成CA证书

#生成CA私钥文件myCA.key，需要设置CA私钥密码

openssl genrsa -des3 -out myCA.key 2048

 #生成CA证书myCA.crt，需要验证CA私钥密码

openssl req -x509 -new -nodes -key myCA.key -sha256 -days 36500 -out myCA.crt -subj "/C=CN/ST=ca-province/L=ca-city/O=ca-org/OU=ca-group/CN=ca-domin"

#查看CA证书内容

openssl x509 -in myCA.crt -noout -text

生成的CA证书可直接拷贝至客户端双击安装，与上面安装CA证书动图中的步骤一样。

生成服务器证书

#生成服务器私钥文件server.key

openssl genrsa -out server.key 2048

#生成服务器证书申请文件server.csr

openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=server-province/L=server-city/O=server-org/OU=server-group/CN=192.168.20.20/CN=192.168.20.50/CN=localhost"

#创建服务器证书配置文件cert.ext

vi cert.ext

authorityKeyIdentifier=keyid,issuer
basicConstraints=CA:FALSE
keyUsage = digitalSignature, nonRepudiation, keyEncipherment, dataEncipherment
subjectAltName = @alt_names

[alt_names]
DNS.1 = localhost
IP.2 = 192.168.20.20
IP.3 = 192.168.20.50

#用CA证书和CA私钥文件签署服务器证书server.crt

openssl x509 -req -in server.csr -out server.crt -days 36501 -CAcreateserial -CA myCA.crt -CAkey myCA.key -CAserial serial -extfile cert.ext

Nginx安装SSL证书

docker安装nginx过程参考：

Docker安装Nginx_日华子文的博客-CSDN博客_docker nginx安装

#拷贝证书至docker挂载配置文件的目录

cp soft/ssl/server.crt docker-nginx/conf/

cp soft/ssl/server.key docker-nginx/conf/

#修改配置文件default.nginx，在文件最下方添加server

vi docker-nginx/conf/default.conf

server {
     #SSL 默认访问端口号为 443
     listen 443 ssl;
     #请填写绑定证书的域名
     #server_name cloud.tencent.com;
     #请填写证书文件的相对路径或绝对路径
     ssl_certificate /etc/nginx/conf.d/server.crt;
     #请填写私钥文件的相对路径或绝对路径
     ssl_certificate_key /etc/nginx/conf.d/server.key;
     ssl_session_timeout 5m;
     #请按照以下协议配置
     ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;
     #请按照以下套件配置，配置加密套件，写法遵循 openssl 标准。
     ssl_ciphers ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:HIGH:!aNULL:!MD5:!RC4:!DHE;
     ssl_prefer_server_ciphers on;
     location / {
         #网站主页路径。此路径仅供参考，具体请您按照实际目录操作。
         #例如，您的网站主页在 Nginx 服务器的 /etc/www 目录下，则请修改 root 后面的 html 为 /etc/www。
         root /usr/share/nginx/html;
         index  index.html index.htm;
     }
 }

注意此处证书的路径要填写容器内配置文件目录的绝对路径，或nginx.conf的相对路径。

#重启nginx容器

docker restart nginx

#如果启动失败，可以查看容器日志排查问题

docker logs -ft --tail 100 容器名

重启浏览器访问nginx

过程参考资料：

mkcert 使用指南：如何快速创建自签名 SSL 证书_Xpitz的博客-CSDN博客_mkcert

https://gist.github.com/liuguangw/4d4b87b750be8edb700ff94c783b1dd4

SSL 证书 Nginx 服务器 SSL 证书安装部署-证书安装-文档中心-腾讯云

证书格式转换

上面的操作中，生成的都是crt/key证书，nginx可以直接使用，但如果想要在tomcat中使用的话，就需要转换证书格式为jks，下图是各大主流中间件对应的的证书格式类型。

 #crt/key转换为pfx

openssl pkcs12 -export -out server.pfx -inkey server.key -in server.crt

 #pfx转换为jks

keytool -importkeystore -srckeystore server.pfx -destkeystore server.jks -srcstoretype PKCS12 -deststoretype JKS

 Tomcat安装SSL证书

修改server.xml

重启tomcat

更多证书格式转换参考：

https SSL主流数字证书都有哪些格式？ - lhj588 - 博客园