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什么是CA
CA,Catificate Authority,通俗的理解就是一种认证机制。它的作用就是提供证书(也就是服务端证书,由域名,公司信息,序列号,签名信息等等组成)来加强客户端与服务器端访问信息的安全性,同时提供证书的发放等相关工作。国内的大部分互联网公司都在国际CA机构申请了CA证书,并且在用户进行访问的时候,对用户的信息加密,保障了用户的信息安全。理论上来说,任何组织或者个人都可以扮演CA的角色,只不过,难以得到客户端的信任,不能推而广之,最典型应用莫过于12306网站,这个网站就是自己给自己颁发的根证书。
目前能够让浏览器默认支持的CA大厂有很多,Windows 操作系统在安装之初,也默认安装了很多受信任的根证书。可以通过控制面板–Internet选项来进行查看。
SSL/TLS
SSL/TLS是网络通信过程中非常重要的两个协议。互联网的通信安全就建立在SSL/TLS协议基础之上。他们通过一系列的加密行为保障了通信的安全,是如今互联网通信最主要的应用之一。
SSL/TLS是一个很大的互联网应用,关于他们的介绍互联网上有很多,我们暂时不做详细的介绍。关于SSL/TLS通信的过程大致可以用下面的这张图来进行描述。
OpenSSL
OpenSSL是一套开源软件,在Linux中可以很容易的安装。它能够很容易的完成密钥生成以及证书管理。我们接下来就利用OpenSSL搭建CA证书,并实现证书的申请与分发。
OpenSSL实现CA证书的搭建
实验环境的准备
CA的配置介绍
创建所需要的文件
CA 自签名证书
颁发证书
查看证书状态
证书吊销
实验环境的准备
首先我们应该准备三个虚拟机,他们分别用来表示根CA证书机构,以及子CA证书机构,和证书申请用户。 那么问题来了,用户向子CA证书机构申请证书,子CA机构向根CA机构申请授权,根CA是如何取得证书的呢?答案是根CA自己给自己颁发的证书。 实验环境的拓扑结构如下图所示。
CA配置介绍
要手动创建CA证书,就必须首先了解,OpenSSL中关于CA的配置,配置文件位于下面的/etc/pki/tls/openssl.cnf
#################################################################### [ ca ] default_ca= CA_default #默认CA #################################################################### [ CA_default ] dir=/etc/pki/CA # CA的工作目录这里其实是定义了一个变量 certs= $dir/certs # 证书存储路径 crl_dir= $dir/crl # 证书吊销列表 database= $dir/index.txt # 证书数据库列表new_certs_dir= $dir/newcerts #新的证书路径 certificate= $dir/cacert.pem # CA自己的证书 serial= $dir/serial #下一个证书的编号,十六进制,默认00 crlnumber= $dir/crlnumber #下一个要被吊销的证书编号,十六进制,默认00 crl= $dir/crl.pem # The current CRL private_key= $dir/private/cakey.pem # CA 的私钥 RANDFILE= $dir/private/.rand # private random number file x509_extensions = usr_cert # The extentions to add to the cert# Comment out the following two lines for the "traditional" # (and highly broken) format. name_opt = ca_default # 命名方式 cert_opt = ca_default # CA的选项# Extension copying option: use with caution. # copy_extensions = copy# Extensions to add to a CRL. Note: Netscape communicator chokes on V2 CRLs # so this is commented out by default to leave a V1 CRL. # crlnumber must also be commented out to leave a V1 CRL. # crl_extensions= crl_ext default_days= 365 # 默认证书的有效期限 default_crl_days= 30 # how long before next CRL default_md= default # use public key default MD preserve= no # keep passed DN ordering# A few difference way of specifying how similar the request should look # For type CA, the listed attributes must be the same, and the optional # and supplied fields are just that :-) policy= policy_match #策略#这里记录的是 将来CA在搭建的时候,以及客户端申请证书的时候,需要提交的信息的匹配程度。# For the CA policy [ policy_match ] # match意味着CA以及子CA必须一致 countryName = match # 国家 stateOrProvinceName= match # 州或者省 organizationName= match #组织公司 organizationalUnitName = optional commonName= supplied emailAddress= optional# For the 'anything' policy # At this point in time, you must list all acceptable 'object' # types. [ policy_anything ] #可以对外提供证书申请,这时,证书的匹配就可以不用那么严格 countryName= optional stateOrProvinceName= optional localityName= optional organizationName= optional organizationalUnitName= optional commonName= supplied emailAddress= optional
创建所需要的文件
这里有一点需要注意,我们的实验环境中包含了三个主机,其中两个的角色是作为CA认证机构存在的,所以创建所需要的文件的时候,主机A和主机B都需要创建。 如果不提前创建这两个文件,那么在生成证书的过程中会出现错误。 我们将文件创建在配置文件中指定的路径下面。
生成证书索引数据库文件
touch /etc/pki/CA/index.txt
指定第一个颁发证书的序列号
echo 01 > /etc/pki/CA/serial
CA 自签名证书(构造根CA)
首先构造根CA的证书。因为没有任何机构能够给根CA颁发证书,所以只能根CA自己给自己颁发证书。
首先生成私钥文件
私钥文件是非常重要的文件,除了自己本身以外,其他任何人都不能取得。所以在生成私钥文件的同时最好修改该文件的权限,并且采用加密的形式进行生成。
# 执行命令生成私钥文件。 # 采用了des3的方式对私钥文件进行了加密 # 同时临时指定了umask ,使得生成的私钥文件只对自己具有读写权限。 [root@localhost ~]#(umask 066;openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem -des3 2048 ) Generating RSA private key, 2048 bit long modulus ...............+++ .......................................+++ e is 65537 (0x10001) Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: #这里需要输入密码 Verifying - Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: #这里确认密码# 查看一个生成的私钥文件,就会发现已经被加密了 [root@localhost ~]#cat /etc/pki/CA/private/cakey.pem -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- Proc-Type: 4,ENCRYPTED DEK-Info: DES-EDE3-CBC,A4FB61EACD1544F29JrKVEPhnWhx1W+W1V4PdIvVHNDwb8mb0JYILvXZKc07gvNcYKIlvUoTxjtihbpk wYQcVm0Z6b2+fjZBXVVR9igFB2OOE74BnSNMsbfPTs5W/SwWLxv0R6x0SbiZ8v/7 D6Qh3u/rXmOQWWTvQnLzh6JaT00c8zgUnn48vMev17Xyg32oJqKqJVL5RNBGmJur 6CaWX8mB5q+HYiBUXzNLQp9T3HNGcnmDNyk0gylEvjeJo3Hq+IOAkjfJE4sYO9ER tQtsLViFUc5jXX7p0nIO0ANwE7zdjBt9I4aXknZiC4rFYJJtNSa1Wrhoo/MhuwWH zjc4UyoB1C71sbq2LMgeElHhXN/TfqWGfXFqhkyBJwgrmzQibOJSFeWHZNurILof UwgNLlABmazvIL5Ps6LgZtyrO2ODSDTzPiCO7kQ0S3mTHYk9+WEeEyMb4uum6oAx oCofADL0wea+5mHVUA2s6KwRBFr01HiQ00fiul6LFvXdCwt9IL62blIJYn2veQHl oPvC5cTnPVqJ28GJWbPvJjiOLB8Hh+4DPwxaRA1eYf2R9SR0R1SYJIBTI6NNqNwW Lq+pD89bGCbFdYID+kAZfG27FonmmLvvhTn3jQKVPpwQBROHQ9gpwMLnpmpJWwNK byUSit+Vt+mvbzOLjuTdsTzklwZEOkNpaE/jTqusWuhXS33D4bqA+Ws+xNVDnx6e rbrGcbX9skXyti21oEIYem0H37ZS2fV9z+/CM/55maOX5xNVQ4aDxWuiMyyUd03D nhhM5A4mcDvIZLpWDbHzjtkl2H9Pnb9fvGzOIOm7lVQrX8BdidpWjwGTLYG/zUX5 i9NimSnoiqgkhEYl8KXzbnMfD4hX69BXI7le5HAaS38wDKPsmRRW/dgGfRNKzfTZ qmBimscMsllz21QnG9eqineFDdexGZw1oEQsHp2CivtEwaIKTqOZfNiwHJvm1cbz M0NOgs+r2qze0czV9dTqM5pVND1Iac1DXYflYZ9g54riQNre/sHp1qpdNQHRRMTP yTFnGsEfWmI4V4HiSrdQpyHIrnFUryse9kJmRKDfQK7icUf5/KrOD4FOS5zsHrep /cE14w7s0Zqko9upkYQNBys5TbBmAK8yVJ/Zq7jU3qjDxkYNddpOt8k33vl9CG53 OeWxcWOzJCHIOjakJlLnS+XitsSY4hzUlfEO0/Ffi99zyHXybNPws5Og4KNfgcqW ReG943oKc5qplfST2tr0K10ipD3WoV+lMbLugrwhfmVOyHGypfJhUMU0oKEjYPP3 JjHSiW0hrnNvrPQ4/mqSps3LyWYZWvH40N88U6dbxgbUgamXLHWtzJdyfBNii8uH obtye7oeYpAzx0hNurXhpSoswFbxwU5u80eL0/YkfkzkL1P9vtMvDUw/TVNbwHVg kTS9WEQA52XLMBtanzRzLGJVIXX6ODGgXt2Gql3KO1p43OyZq4Ksvyj8NuvdmBdO y9SrMvv+cdOMmTkj4nmGBjqSDeFmrSSQf0HoUbfXXXw/RIW/gkcm4qPmNJXUolYp WBOg5jT78pcJ2sRwb6YQDgC5HleBwuZujixUlKgdZxF1DEpJNBFnNDxq8yKadEzB -----END RSA PRIVATE KEY-----
生成自签名证书
私钥文件是非常重要的文件,除了自己本身以外,其他任何人都不能取得。所以在生成私钥文件的同时最好修改该文件的权限,并且采用加密的形式进行生成。
# 调用命令生成一个签名证书 # 生成证书的过程中需要输入之前设定的私钥的密码 # -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 [root@localhost ~]#openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 7300 -out /etc/pki/CA/cacert.pem Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: 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) []:shandong Locality Name (eg, city) [Default City]:qingdao Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:pojun.tech Organizational Unit Name (eg, section) []:opt Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:ca.pojun.tech Email Address []:
颁发证书
颁发证书这里我们将分成两个环节介绍,分别是 子CA证书机构向根CA证书机构申请证书以及普通用户向子CA证书机构申请证书。
子CA证书机构向根CA申请证书
A 在需要使用证书的主机上生成证书请求
首先在B主机上生成私钥,这一个过程与前面根CA机构生成私钥的过程是一致的。
# 这次我们修改了私钥的长度 # 并且没有采用加密的方式生成 # 因为主机B是要作为子CA机构的形式存在,他也是一个CA,所以生成私钥的时候,就应该按照配置文件中指定的内容,生成cakey.pem [root@centos6 pki]$(umask 066; openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 1024) Generating RSA private key, 1024 bit long modulus ......++++++ ..............++++++ e is 65537 (0x10001)# 查看私钥文件可以发现,没有了加密的标识 # 同时因为生成时指定了1024的长度,私钥的长度明显的变短了。 [root@centos6 ~]$cat /etc/pki/CA/private/cakey.pem -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIICXgIBAAKBgQCxLyAKQCkysisrsuou6oJFJHs/Gk9L406x6sON1a2JX3516FJ2 ·····中间省略······ R1ogCVEZq36sgNYUwaT55gLKk5Ik5T6YQimy0bsvo5oQuw== -----END RSA PRIVATE KEY-----
利用私钥文件,生成证书申请文件。
# 其实这里的时间是没有必要指定的。 # 因为证书的时间,是由颁发机构指定的,因此申请机构填写了时间也没用 # 其中有些信息必须要与根证书的内容相同因为在根证书的openssl.cnf文件中已经指定。 [root@centos6 tls]$openssl req -new -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 3650 -out /etc/pki/tls/subca.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) []:shandong Locality Name (eg, city) [Default City]:qingdao Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:pojun.tech Organizational Unit Name (eg, section) []:opt Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:subca.pojun.tech Email Address []:# 这里的两步 默认也可以不用填 Please enter the following 'extra' attributes to be sent with your certificate request A challenge password []:123456 An optional company name []:magedu.com
B 将证书的申请文件,传递给根CA
将前一步生成的证书的申请文件,传递给根CA机构
# 最好将申请文件,传输到指定的目录下,这样便于管理 [root@centos6 tls]$scp /etc/pki/tls/subca.csr 172.18.253.127:/etc/pki/CA
C CA颁发证书
此时切换到根CA主机,生成证书
# 这里的时间必须要进行指定。这时证书颁发机构指定的证书的有效期。 # [root@localhost CA]#openssl ca -in /etc/pki/CA/subca.csr -out /etc/pki/CA/certs/subca.crt -days 3650 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: Check that the request matches the signature Signature ok Certificate Details:Serial Number: 1 (0x1)ValidityNot Before: Sep 11 14:38:13 2017 GMTNot After : Sep 11 14:38:14 2018 GMTSubject:countryName = CNstateOrProvinceName = shandongorganizationName = pojun.techorganizationalUnitName = optcommonName = subca.pojun.techX509v3 extensions:X509v3 Basic Constraints: CA:FALSENetscape Comment: OpenSSL Generated CertificateX509v3 Subject Key Identifier: DB:3E:9C:F4:F4:E9:42:15:00:E7:35:52:FE:04:9A:48:8C:BD:1A:1BX509v3 Authority Key Identifier: keyid:01:17:F1:CB:91:4B:20:AD:C7:DF:13:05:A4:D8:83:B2:AB:75:D1:05Certificate is to be certified until Sep 11 14:38:14 2018 GMT (3650 days)Sign the certificate? [y/n]:y1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y Write out database with 1 new entries Data Base Updated#此时查看index.txt 文件中,会看到增加了一条新的记录。 [root@localhost CA]#cat index.txt V 180911143814Z 01 unknown /C=CN/ST=shandong/O=pojun.tech/OU=opt/CN=subca.pojun.tech
D 将根CA生成的证书颁发给请求者
# 主机B是作为子CA机构存在的,所以证书文件,必须是cacert.pem,否则,子CA将不能够给其他用户颁发证书。 [root@localhost CA]#scp /etc/pki/CA/certs/subca.crt 172.18.250.114:/etc/pki/CA/cacert.pem
普通用户向子CA机构,申请证书
这一个过程,与子CA向根CA申请证书的过程是类似的。我们将命令的记录如下
#生成私钥文件 # 因为是普通用户,所以生成的私钥文件应该与之前的cacert.pem 有所区别 [root@localhost ~]# (umask 066; openssl genrsa -out /etc/pki/tls/private/app.key 1024)#利用私钥文件,生成证书申请文件 [root@localhost ~]# openssl req -new -key /etc/pki/tls/private/app.key -out /etc/pki/tls/app.csr# 将证书申请文件发送给 子CA证书颁发机构 [root@localhost ~]# scp /etc/pki/tls/app.csr 172.18.250.114:/etc/pki/CA# 切换到子CA证书颁发机构 # 子CA证书颁发机构颁发证书 [root@centos6 CA]$openssl ca -in /etc/pki/CA/app.csr -out /etc/pki/CA/certs/app.crt -days 365#将生成的证书传递给申请者 [root@centos6 CA]$scp /etc/pki/CA/certs/app.crt 172.18.253.58:/etc/pki/CA/certs/
这样,正常的证书颁发流程就算是完成了。将我们生成的根证书,子CA证书以及普通用户证书导出到Windows系统中,并安装,然后我们就可以看到,整个证书路径了。如下图所示。
查看证书状态
查看证书状态,使用下面这条命令 ,可以查看证书的内容以及颁发者的多种信息。
openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -text|issuer|subject|serial|dates-text 证书的内容 -issuer 证书颁发者的信息 -subject 证书主体的信息 -serial 证书的序列号信息 -dates 查看证书的时间# 证书颁发者的信息 [root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -issuer issuer= /C=CN/ST=shandong/L=qingdao/O=pojun.tech/OU=opt/CN=ca.pojun.tech# [root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -subject subject= /C=CN/ST=shandong/L=qingdao/O=pojun.tech/OU=opt/CN=ca.pojun.tech# 证书的有效时间 [root@localhost ~]#openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -dates notBefore=Sep 11 13:43:42 2017 GMT notAfter=Sep 6 13:43:42 2037 GMT#也可以根据index.txt 文件中的证书编号,进行查看状态 [root@localhost ~]#openssl ca -status 01 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf01=Valid (V)
吊销证书
这里我们将子CA的证书吊销掉。
A 首先在子CA主机上获取到要吊销的证书的serial
前面的例子中,我们的子CA证书的存放路径是
/etc/pki/CA/certs/subca.crt
[root@centos6 CA]$openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/subca.crt -noout -serial -subject serial=01 subject= /C=CN/ST=shandong/O=pojun.tech/OU=opt/CN=subca.pojun.tech
B 在根CA上根据客户提交的serial与subject信息,对比检验是否与index.txt文件中的信息一致,然后吊销证书
#进入到CA的路径下,查看文件目录 [root@localhost CA]#pwd /etc/pki/CA[root@localhost CA]#tree . ├── cacert.pem ├── certs │ └── subca.crt # 这是直接颁发给子CA的证书文件├── crl ├── index.txt ├── index.txt.attr ├── index.txt.old ├── newcerts │ └── 01.pem #这个就是与子CA证书一致的Serial文件├── private │ └── cakey.pem ├── serial ├── serial.old └── subca.csr# 吊销子CA的证书 使用revoke 命令 [root@localhost CA]#openssl ca -revoke /etc/pki/CA/newcerts/01.pem Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: Revoking Certificate 01. Data Base Updated
C 指定第一个吊销证书的编号
指定吊销证书的编号,只有在更新证书吊销列表之前,才需要操作
# 这条命令与生成证书时指定证书serial 号码的作用是一致的。 # 就是说,指定下一个证书吊销时的编号。 [root@localhost ~]#echo 01 > /etc/pki/CA/crlnumber [root@localhost ~]#cat /etc/pki/CA/crlnumber 01
D 更新证书吊销列表
前面指定了证书吊销列表编号之后,就可以来更新证书吊销列表了。
[root@localhost ~]#openssl ca -gencrl -out /etc/pki/CA/crl/crl.pem Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/cakey.pem: #这里提示输入密码
查看证书吊销列表的文件
[root@localhost ~]#openssl crl -in /etc/pki/CA/crl/crl.pem -noout -text Certificate Revocation List (CRL): #证书吊销列表Version 2 (0x1)Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryptionIssuer: /C=CN/ST=shandong/L=qingdao/O=pojun.tech/OU=opt/CN=ca.pojun.techLast Update: Sep 12 11:58:17 2017 GMTNext Update: Oct 12 11:58:17 2017 GMTCRL extensions:X509v3 CRL Number: 1 Revoked Certificates: #这里的标识显示,证书已经被吊销了Serial Number: 01 #吊销的序列号Revocation Date: Sep 12 11:52:47 2017 GMTSignature Algorithm: sha256WithRSAEncryptionb4:6e:f2:73:21:ed:c4:38:39:06:29:76:61:ac:d6:ee:a4:5d:e8:cb:7c:8b:f8:01:21:ba:bd:b2:46:fa:ea:bf:de:fa:6e:f6:85:d6:93:7c:81:b4:2d:d5:eb:c2:94:a3:6f:13:6d:f3:3f:48:56:85:72:96:cf:e0:ea:a9:0e:07:43:6d:62:2d:4d:e2:2e:b5:02:6a:27:7a:31:76:eb:4e:b1:d6:83:8b:d7:39:10:14:d6:94:77:4b:10:d8:24:46:95:1b:48:87:16:77:ce:8c:1b:54:2c:4d:ee:2f:24:13:10:62:30:32:74:9e:84:49:c9:dc:a9:fc:31:60:57:b5:43:7a:a3:09:75:60:1e:6a:f2:26:e9:54:37:2d:ce:0b:ac:b2:41:c2:d9:02:99:fc:a3:99:15:9c:10:a7:f4:be:08:83:23:ee:ef:74:83:ea:fd:f7:c9:e1:87:6f:9b:1d:c3:df:88:2d:79:2b:71:4b:9e:6f:ae:f9:08:d9:66:d4:f1:49:df:7e:89:99:06:a3:86:72:37:02:78:0f:16:e8:87:8a:61:5b:a3:ac:e2:46:38:ce:86:29:c9:c6:e5:8c:f8:25:2f:7e:d1:62:13:57:a3:a6:10:42:13:b9:e4:0b:fa:9f:f4:d0:95:9b:5d:9b:2d:38:7f:8d:ac:c0:e6:3f
在实际的使用过程中,有很多这样的实例。例如我们经常使用的淘宝,在使用浏览器访问淘宝的时候,就可以查看淘宝的证书吊销列表。如下图所示。
至此,关于自己搭建CA的过程基本上就完成了。熟悉了上面的操作之后,就可以自己动手简单的搭建一个证书了,然后也可以体验一下整个流程
参考资料
http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/09/illustration-ssl.html
http://www.ruanyifeng.com/blog/2014/02/ssl_tls.html
http://kb.cnblogs.com/page/197396/
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本文转自Eumenides_s 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/xiaoshuaigege/1965113,如需转载请自行联系原作者