OpenSSL自建CA和签发二级CA及颁发SSL证书

短命女 2022-03-31 09:36 963阅读 0赞

自己签发CA证书再签发服务器证书的场景非常简单。把根CA证书导入到浏览器后，就可以信任由这个根CA直接签发的服务器证书。  
但是实际上网站使用的证书肯定都不是由根CA直接签发的，比如

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21uOTYwbW4_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

像百度这种，网站使用的证书就是由二级CA颁发的证书。

本文就来演示，自签CA，由自签CA签发二级CA，最后由二级CA签发网站证书

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系统环境：

Ubuntu 18.10

OpenSSL 1.1.1  11 Sep 2018

一：创建根CA

1：依次创建如下目录

mkdir -p /opt/ca/root

mkdir /opt/ca/root/key

2：vim /opt/ca/root/openssl.cnf

[ ca ]
    default_ca	= CA_default
     
    [ CA_default ]
    dir		    = /opt/ca/root
    certs		= $dir/certs
    crl_dir		= $dir/crl
    database	= $dir/index.txt
    new_certs_dir	= $dir/newcerts
    certificate	= $dir/key/cacert.crt
    serial		= $dir/serial
    crlnumber	= $dir/crlnumber
    crl		    = $dir/crl.pem
    private_key	= $dir/key/cakey.pem
    RANDFILE	= $dir/key/.rand
    unique_subject	= no
     
    x509_extensions	= usr_cert
    copy_extensions = copy
     
    name_opt 	= ca_default
    cert_opt 	= ca_default
     
    default_days	= 365
    default_crl_days= 30
    default_md	= sha256
    preserve	= no
    policy		= policy_ca
     
    [ policy_ca ]
    countryName		= supplied
    stateOrProvinceName	= supplied
    organizationName	= supplied
    organizationalUnitName	= supplied
    commonName		= supplied
    emailAddress		= optional
     
    [ req ]
    default_bits		= 2048
    default_keyfile 	= privkey.pem
    distinguished_name	= req_distinguished_name
    attributes		= req_attributes
    x509_extensions	= v3_ca
    string_mask = utf8only
    utf8 = yes
    prompt                  = no
     
    [ req_distinguished_name ]
    countryName			= CN
    stateOrProvinceName		= beijing
    localityName			= beijing
    organizationName        = Global Google CA Inc
    organizationalUnitName	= Root CA
    commonName			= Global Google Root CA
     
    [ usr_cert ]
    basicConstraints = CA:TRUE
     
    [ v3_ca ]
    basicConstraints = CA:TRUE
     
    [ req_attributes ]

3：创建如下目录及文件

mkdir /opt/ca/root/newcerts

touch /opt/ca/root/index.txt

touch /opt/ca/root/index.txt.attr

echo 01 > /opt/ca/root/serial

4：创建根CA私钥

openssl genrsa -out /opt/ca/root/key/cakey.pem 2048

5：创建根CA证书请求文件

openssl req -new -key /opt/ca/root/key/cakey.pem -out /opt/ca/root/key/ca.csr -config /opt/ca/root/openssl.cnf

6：自签根CA证书

openssl ca -selfsign -in /opt/ca/root/key/ca.csr -out /opt/ca/root/key/cacert.crt -config /opt/ca/root/openssl.cnf

7：查看证书信息（可选）

openssl x509 -text -in /opt/ca/root/key/cacert.crt

经过以上几个步骤，就生成了根CA的相关证书和私钥，可以用于签发其他的CA（二级CA），不可签发服务器证书

二：创建二级CA

1：依次创建如下目录

mkdir /opt/ca/agent

mkdir /opt/ca/agent/key

2：vim /opt/ca/agent/openssl.cnf

[ ca ]
    default_ca	= CA_default
     
    [ CA_default ]
    dir		    = /opt/ca/agent
    certs		= $dir/certs
    crl_dir		= $dir/crl
    database	= $dir/index.txt
    new_certs_dir	= $dir/newcerts
    certificate	= $dir/key/cacert.crt
    serial		= $dir/serial
    crlnumber	= $dir/crlnumber
    crl		    = $dir/crl.pem
    private_key	= $dir/key/cakey.pem
    RANDFILE	= $dir/key/.rand
    unique_subject	= no
     
    x509_extensions	= usr_cert
    copy_extensions = copy
     
    name_opt 	= ca_default
    cert_opt 	= ca_default
     
    default_days	= 365
    default_crl_days= 30
    default_md	= sha256
    preserve	= no
    policy		= policy_ca
     
    [ policy_ca ]
    countryName		= supplied
    stateOrProvinceName	= supplied
    organizationName	= supplied
    organizationalUnitName	= supplied
    commonName		= supplied
    emailAddress		= optional
     
    [ req ]
    default_bits		= 2048
    default_keyfile 	= privkey.pem
    distinguished_name	= req_distinguished_name
    attributes		= req_attributes
    x509_extensions	= v3_ca
    string_mask = utf8only
    utf8 = yes
    prompt = no
     
    [ req_distinguished_name ]
    countryName			= CN
    stateOrProvinceName		= Guangdong
    localityName			= Guangzhou
    organizationName        = Global Google CA Inc
    organizationalUnitName	= Google 2019 CA
    commonName			= Google 2019 CA
     
    [ usr_cert ]
    basicConstraints = CA:FALSE
     
    [ v3_ca ]
    basicConstraints        = CA:TRUE
     
    [ req_attributes ]

3：创建如下目录及文件

mkdir /opt/ca/agent/newcerts

touch /opt/ca/agent/index.txt

touch /opt/ca/agent/index.txt.attr

echo 01 > /opt/ca/agent/serial

4：创建二级CA私钥

openssl genrsa -out /opt/ca/agent/key/cakey.pem 2048

5：创建二级CA证书请求文件

openssl req -new -key /opt/ca/agent/key/cakey.pem -out /opt/ca/agent/key/ca.csr -config /opt/ca/agent/openssl.cnf

6：使用根CA签发二级CA

openssl ca -in /opt/ca/agent/key/ca.csr -out /opt/ca/agent/key/cacert.crt -config /opt/ca/root/openssl.cnf

7：查看证书信息（可选）

openssl x509 -text -in /opt/ca/agent/key/cacert.crt

经过以上几个步骤，就生成了一个二级CA，这个二级CA可以签发服务器证书（不能签发其他的CA）

三：使用二级CA签发服务器端证书

1：mkdir /opt/ca/taobao

2：vim /opt/ca/taobao/openssl.cnf

[ req ]
    prompt             = no
    distinguished_name = server_distinguished_name
    req_extensions     = req_ext
    x509_extensions	= v3_req
    attributes		= req_attributes
    
    [ server_distinguished_name ]
    commonName              = taobao2018.cn
    stateOrProvinceName     = zhejiang
    countryName             = CN
    organizationName        = Alibaba Taobao Inc
    organizationalUnitName  = Taobao IT
    
    [ v3_req ]
    basicConstraints        = CA:FALSE
    keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
    
    [ req_attributes ]
    
    [ req_ext ]
    subjectAltName      = @alternate_names
    
    [ alternate_names ]
    DNS.1        = taobao2018.cn
    DNS.2        = bbs.taobao2018.cn
    DNS.3        = taobao2019.cn

3：生成网站私钥

openssl genrsa -out /opt/ca/taobao/privkey.pem 2048

4：生成证书请求文件（csr文件）

openssl req -new -key /opt/ca/taobao/privkey.pem -out /opt/ca/taobao/taobao.csr -config /opt/ca/taobao/openssl.cnf

5：使用二级CA进行签发证书（这里不能用根CA签发）

openssl ca -in /opt/ca/taobao/taobao.csr -out /opt/ca/taobao/taobao.crt -config /opt/ca/agent/openssl.cnf

6：聚合证书（重要）

由于是二级CA颁发的证书，所以，服务器需要把根CA、二级CA等证书都要发送给浏览器，所以给到web服务器的证书是要一个聚合的证书

cat /opt/ca/taobao/taobao.crt /opt/ca/agent/key/cacert.crt /opt/ca/root/key/cacert.crt | tee /opt/ca/taobao/taobao\_all.crt

PS：注意顺序

7：查看证书信息（可选）

openssl x509 -text -in /opt/ca/taobao/taobao\_all.crt

经过以上几个步骤，就生成了由二级CA签发的证书了

四：配置nginx的ssl

server {
    	listen       443 ssl;
    	server_name  taobao2018.cn bbs.taobao2018.cn taobao2019.cn;
    
    	ssl_certificate      /opt/ca/taobao/taobao_all.crt;
    	ssl_certificate_key  /opt/ca/taobao/privkey.pem;
    
    	ssl_session_cache    shared:SSL:1m;
    	ssl_session_timeout  5m;
    
    	ssl_ciphers  HIGH:!aNULL:!MD5;
    	ssl_prefer_server_ciphers  on;
    
    	location / {
    		root   html;
    		index  index.html index.htm;
    	}
    }

五：导入自建CA的根证书（二级CA证书无需导入）

这里以Firefox为例，打开：选项 -> 隐私与安全 -> 查看证书，在证书颁发机构里面选择导入，

选择文件 /opt/ca/root/key/cacert.crt 导入并勾选2个信任的复选框

六：配置hosts

192.168.133.134 taobao2018.cn
    192.168.133.134 bbs.taobao2018.cn
    192.168.133.134 taobao2019.cn

最后，使用https方式访问上面的三个url中的任意一个均可

访问之后，也可以在Firefox上查看证书

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21uOTYwbW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

注意：

一：

CA和证书是有区别的，CA是用来颁发证书和签发二级CA的，且两者是互斥的。也就是说，一个CA要么是用来签发二级CA的，要么是用来签发证书的。

如何判断？

在 /opt/ca/root/openssl.cnf配置文件中，有如下配置

[ usr_cert ]
    basicConstraints = CA:TRUE
     
    [ v3_ca ]
    basicConstraints = CA:TRUE

usr\_cert下面的basicConstraints代表的是当前CA的配置，

CA:TRUE是当前CA签发的是CA（二级CA），不能签发证书，

CA:FALSE是当前CA签发的是证书，不能签发CA（二级CA）

v3\_ca下面的basicConstraints代表的是请求的证书是CA还是证书

CA:TRUE表示当前请求的是CA（二级CA）

CA:FALSE表示当前请求的是证书

二：

如果是CA（二级CA），则证书请求中的commonName不需要填写域名，可以填写组织机构

如果是证书，则证书请求中的commonName需要填写域名（一般是主域名），当然了，这个主域名也要在后面的subjectAltName属性中

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21uOTYwbW4_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220331/c690970baa6749c39f41800d70c9addc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L21uOTYwbW4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220331/c7d673967043434386cbce044b4a1314.png