Linux openssl 生成证书的详解

小鱼儿 2022-05-15 10:23 656阅读 0赞

**目录**

前言

1 概念

2 环境

3 创建根证书CA

4 颁发证书

4.1 在需要证书的服务器上，生成证书签署请求

4.2 在根证书服务器上，颁发证书

5 测试

5.1 读取test.pfx文件

5.2 读取test.cer文件

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# 前言 #

最近，被分配了一个任务，完成数字证书管理系统的开发，一开始我是一脸懵逼的，因为以前我对于什么数字证书都没了解过，可谓了一片空白，也不知其是用来干嘛的。于是，我奋发图强，用了一个下午加晚上的时间来脑补这部分概念知识，原来数字证书其实就是网站的身份认证。

# 1 概念 #

数字证书是一个经证书授权中心[数字签名][Link 1]的包含[公开密钥][Link 2]拥有者信息以及公开密钥的文件。最简单的证书包含一个公开密钥、名称以及证书授权中心的数字签名。数字证书还有一个重要的特征就是只在特定的时间段内有效。数字证书是一种权威性的电子文档，可以由权威公正的[第三方机构][Link 3]，即CA（例如中国各地方的CA公司）中心签发的证书，也可以由企业级CA系统进行签发。

一般证书分有三类，根证书、服务器证书和客户端证书。根证书，是生成服务器证书和客户端证书的基础，是信任的源头，也可以叫自签发证书，即CA证书。服务器证书，由根证书签发，配置在服务器上的证书。客户端证书，由根证书签发，配置在服务器上，并发送给客户，让客户安装在浏览器里的证书。

接下来，认识了证书的基本概念之后，我们来认识下这几个概念，公钥/私钥/签名/验证签名/加密/解密/对称加密/非对称加密。

我们一般的加密是用一个密码加密文件,然后解密也用同样的密码。这很好理解，这个是对称加密。而有些加密时，加密用的一个密码，而解密用另外一组密码，这个叫非对称加密，意思就是加密解密的密码不一样。其实这是数学上的一个素数积求因子的原理应用，其结果就是用这一组密钥中的一个来加密数据，用另一个来解密，或许有人已经想到了，没错这就是所谓的公钥和私钥。公钥和私钥都可以用来加密数据，而他们的区别是，公钥是密钥对中公开的部分，私钥则是非公开的部分。公钥加密数据，然后私钥解密的情况被称为加密和解密；私钥加密数据，公钥解密一般被称为签名和验证签名。其中签名和验证签名就是我们本文需要说明和用到的，因为证书的生成过程中就需要签名，而证书的使用则需要验证签名。

# 2 环境 #

需要一个linux系统（一般centos 6以上或debian），一般linux系统是安装了openssl的，若没有安装或嫌版本太低可参考[https://blog.csdn.net/qq\_15092079/article/details/81539889\#2%20%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%AE%89%E8%A3%85][https_blog.csdn.net_qq_15092079_article_details_81539889_2_20_E8_BD_AF_E4_BB_B6_E5_AE_89_E8_A3_85]的openssl的安装过程。

本文的linux系统是centos 7，openssl版本是OpenSSL 1.0.2k。可以通过以下命令来验证是否安装了openssl，或者查看当前openssl的版本。

openssl version -a

# 3 创建根证书CA #

（1）查看openssl的配置文件openssl.cnf的存放位置（即openssl的安装位置）

openssl version -a

![70][]

（2）查看openssl的配置文件openssl.cnf，因为配置文件中对证书的名称和存放位置等相关信息都做了定义。

vim /etc/pki/tls/openssl.cnf

![70 1][]

![70 2][]

每个变量的后面都有英文注释，懂英语的人应该很容易就能理解相应变量的意思，不懂英语的人可以直接百度搜索或者拿出你的英文翻译器翻译以下。

（3）创建为根证书CA所需的目录及文件

#根据配置文件信息，到CA根目录，若没有则自己创建
    cd /etc/pki/CA
    
    #创建配置文件信息中所需的目录及文件
    mkdir -pv {certs,crl,newcerts,private}
    touch {serial,index.txt}

（4）指明证书的开始编号

echo 01 >> serial

（5）生成根证书的私钥（注意：私钥的文件名与存放位置要与配置文件中的设置相匹配）。

(umask 077; openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048)

![70 3][]

参数说明：

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，这里没有此参数，则只是用了rsa算法加密。

\-out  ---输出路径，这里指private/ca.key.pem

这里的参数2048，指的是密钥的长度位数，默认长度为512位

（6）生成自签证书，即根证书CA，自签证书的存放位置也要与配置文件中的设置相匹配，生成证书时需要填写相应的信息。

openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -out cacert.pem -days 365

![70 4][]

参数说明：

\-new：表示生成一个新证书签署请求

\-x509：专用于CA生成自签证书，如果不是自签证书则不需要此项

\-key：用到的私钥文件

\-out：证书的保存路径

\-days：证书的有效期限，单位是day（天），默认是openssl.cnf的default\_days

这样子，根证书CA就已经生成完成了。

![70 5][]

# 4 颁发证书 #

在需要证书的服务器上生成私钥，然后通过此私钥生成证书签署请求，最后将请求通过可靠的方式发送给根证书CA的主机。根证书CA服务器在拿到证书签署请求后，即可颁发那一服务器的证书。

## 4.1 在需要证书的服务器上，生成证书签署请求 ##

（1）生成私钥，该私钥的位置可随意定

(umask 077; openssl genrsa -out test.key 2048)

![70 6][]

具体的参数含义参考本文3的（5）处。

（2）生成证书签署请求

openssl req -new -key test.key -out test.csr -days 365

![70 7][]

具体的参数含义参考本文3的（6）处。

## 4.2 在根证书服务器上，颁发证书 ##

（1）颁发证书，即签名证书，生成crt文件

#我们创建一个req文件夹来接受服务器发送过来的文件（签署请求的csr文件、key文件等）
    mkdir /etc/pki/CA/req
    #颁发证书
    openssl ca -in /etc/pki/CA/req/test.csr -out /etc/pki/CA/certs/test.crt -days 365
    
    #查看证书信息
    openssl x509 -in /etc/pki/CA/certs/test.crt -noout -serial -subject

![70 8][]

但是有些格式不是我们需要的，请看下面的两个格式转换。

（2）格式转换为pfx格式的私钥

openssl pkcs12 -export -out test.pfx -inkey /etc/pki/CA/req/test.key -in test.crt

![70 9][]

注意，-inkey的值test.key是需要证书服务器上生成的私钥key文件。

（3）格式转换为cer格式的公钥

openssl x509 -inform pem -in test.crt -outform der -out test.cer
    
    #查看cer证书信息
    openssl x509 -in test.cer -text -noout
    #若报错unable to load certificate，则说明你打开的证书编码是der格式，需要用以下命令
    openssl x509 -in test.cer -inform der -text -noout

![70 10][]

参数含义：

\-inform pem，由于输入的test.crt文件是以pem编码的，故需要指定以pem编码来读取。

\-outform der，输出的test.cer文件需要以der编码。

至此，服务器的证书颁发就完成了，只需要将此签名证书发送给服务器，服务器就可以使用此签名证书了。

# 5 测试 #

我们此处用java代码来测试分别读取test.pfx和test.cer文件的证书信息。

## 5.1 读取test.pfx文件 ##

import java.io.FileInputStream;
    import java.security.KeyStore;
    import java.security.PrivateKey;
    import java.security.PublicKey;
    import java.security.cert.Certificate;
    import java.util.Enumeration;
    
    public class ReadPFX {
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception {
    		String strPfx = "C:\\Users\\admin\\Desktop\\新建文件夹\\test.pfx";
    		String strPassword = "123";
    		KeyStore ks = KeyStore.getInstance("PKCS12");
    		
    		FileInputStream fis = new FileInputStream(strPfx);
    		// If the keystore password is empty(""), then we have to set
    		// to null, otherwise it won't work!!!
    		char[] nPassword = null;
    		if ((strPassword == null) || strPassword.trim().equals("")) {
    			nPassword = null;
    		} else {
    			nPassword = strPassword.toCharArray();
    		}
    		ks.load(fis, nPassword);
    		fis.close();
    		
    		System.out.println("keystore type=" + ks.getType());
    		// Now we loop all the aliases, we need the alias to get keys.
    		// It seems that this value is the "Friendly name" field in the
    		// detals tab <-- Certificate window <-- view <-- Certificate
    		// Button <-- Content tab <-- Internet Options <-- Tools menu
    		// In MS IE 6.
    		Enumeration enumas = ks.aliases();
    		String keyAlias = null;
    		if (enumas.hasMoreElements())// we are readin just one certificate.
    		{
    			keyAlias = (String) enumas.nextElement();
    			System.out.println("alias=[" + keyAlias + "]");
    		}
    		
    		// Now once we know the alias, we could get the keys.
    		System.out.println();
    		System.out.println("is key entry=" + ks.isKeyEntry(keyAlias));
    		PrivateKey prikey = (PrivateKey) ks.getKey(keyAlias, nPassword);
    		Certificate cert = ks.getCertificate(keyAlias);
    		PublicKey pubkey = cert.getPublicKey();
    		System.out.println("cert class = " + cert.getClass().getName());
    		System.out.println("cert = " + cert);
    		System.out.println("public key = " + pubkey);
    		System.out.println("private key = " + prikey);
    	}
    
    }

输出结果展示，如下所示：

keystore type=PKCS12
    alias=[1]
    
    is key entry=true
    cert class = sun.security.x509.X509CertImpl
    cert = [
    [
      Version: V3
      Subject: EMAILADDRESS=test@test.com, CN=www.test.com, O=sky, ST=GuangDong, C=CN
      Signature Algorithm: SHA256withRSA, OID = 1.2.840.113549.1.1.11
    
      Key:  Sun RSA public key, 2048 bits
      modulus: 22540549868269337731049045024507385260542573787628838370500488975031456915675928339191598608788978166412886818018144053254194317256993635868534742497106051883418262409480683986537120518762380588035635893822782045653063382717204771221158285234168172584993231255251797413350283828305540028023358503599723497159109886144323832651476034904177315494543160791317342173062905173635050774176310860122833148864737280742410768403748999912660341255531672554245341045495023594325494277633017114644620320127314817425829498919103113286133067466723376087306471415425209209026944245886309051331485179319181933688283658147367854481639
      public exponent: 65537
      Validity: [From: Tue Aug 28 19:59:47 CST 2018,
                   To: Wed Aug 28 19:59:47 CST 2019]
      Issuer: EMAILADDRESS=sky@sky.com, CN=localhost, O=sky, L=guangzhou, ST=GuangDong, C=CN
      SerialNumber: [    01]
    
    Certificate Extensions: 4
    [1]: ObjectId: 2.16.840.1.113730.1.13 Criticality=false
    Extension unknown: DER encoded OCTET string =
    0000: 04 1F 16 1D 4F 70 65 6E   53 53 4C 20 47 65 6E 65  ....OpenSSL Gene
    0010: 72 61 74 65 64 20 43 65   72 74 69 66 69 63 61 74  rated Certificat
    0020: 65                                                 e
    
    
    [2]: ObjectId: 2.5.29.35 Criticality=false
    AuthorityKeyIdentifier [
    KeyIdentifier [
    0000: 5C D9 0C CF D3 B8 76 6D   CA AC B0 79 4E 2B 68 61  \.....vm...yN+ha
    0010: 0C 64 89 54                                        .d.T
    ]
    ]
    
    [3]: ObjectId: 2.5.29.19 Criticality=false
    BasicConstraints:[
      CA:false
      PathLen: undefined
    ]
    
    [4]: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false
    SubjectKeyIdentifier [
    KeyIdentifier [
    0000: 77 65 68 2C F7 8C 6A 03   E8 FF 7B BB 62 7C FB 63  weh,..j.....b..c
    0010: 90 5C F8 09                                        .\..
    ]
    ]
    
    ]
      Algorithm: [SHA256withRSA]
      Signature:
    0000: 82 BC 07 E9 C5 E1 4A C4   88 AD 48 1C 71 68 0D 0E  ......J...H.qh..
    0010: 09 0E 79 1D 86 22 ED 2D   34 AB 89 08 D3 4A E1 C2  ..y..".-4....J..
    0020: B9 04 82 BC CC 77 6B 71   87 F5 5F B7 F0 86 B5 D6  .....wkq.._.....
    0030: CE 26 61 AC 33 96 F5 25   8A 64 32 75 CA CE E6 D2  .&a.3..%.d2u....
    0040: 83 A7 6D 43 21 18 60 0C   F5 A7 2E 60 50 73 1E 26  ..mC!.`....`Ps.&
    0050: 5F 89 04 55 E2 79 82 70   6C 36 05 B6 00 7D 6F 04  _..U.y.pl6....o.
    0060: D8 75 CB D4 7B D6 0A 56   50 95 4A 8E 72 8D 43 C9  .u.....VP.J.r.C.
    0070: 65 32 9F 9D 4A 63 6A 74   31 53 65 AC DF A6 B8 76  e2..Jcjt1Se....v
    0080: 1D B3 C9 71 ED 38 77 16   AF 2D BD BB 40 A1 40 90  ...q.8w..-..@.@.
    0090: 82 63 41 C7 84 4A 38 51   3E A2 AA 31 B4 5F 60 13  .cA..J8Q>..1._`.
    00A0: 8D D4 7E 37 63 AE A7 5C   32 A5 09 18 A8 4D D7 69  ...7c..\2....M.i
    00B0: CD 11 DF 17 28 07 3B 2D   CA 76 E0 BA 59 A7 CB DE  ....(.;-.v..Y...
    00C0: D8 DF AF 7B 98 1B C9 C5   A8 41 DD 9E FB 1A 51 FE  .........A....Q.
    00D0: 8A 72 09 51 D3 45 BE EA   17 36 FD 37 45 59 24 6F  .r.Q.E...6.7EY$o
    00E0: AA EB E3 4C 65 04 15 24   30 1C 7C F0 8E F1 24 36  ...Le..$0.....$6
    00F0: EE 60 B4 30 EB CD A7 21   3A 3A B5 B3 CF 8E E4 81  .`.0...!::......
    
    ]
    public key = Sun RSA public key, 2048 bits
      modulus: 22540549868269337731049045024507385260542573787628838370500488975031456915675928339191598608788978166412886818018144053254194317256993635868534742497106051883418262409480683986537120518762380588035635893822782045653063382717204771221158285234168172584993231255251797413350283828305540028023358503599723497159109886144323832651476034904177315494543160791317342173062905173635050774176310860122833148864737280742410768403748999912660341255531672554245341045495023594325494277633017114644620320127314817425829498919103113286133067466723376087306471415425209209026944245886309051331485179319181933688283658147367854481639
      public exponent: 65537
    private key = sun.security.rsa.RSAPrivateCrtKeyImpl@ffd98003

## 5.2 读取test.cer文件 ##

import java.io.FileInputStream;
    import java.security.cert.CertificateFactory;
    import java.security.cert.X509Certificate;
    
    public class ReadCER {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			CertificateFactory certificateFactory = CertificateFactory.getInstance("X.509");
    			FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("C:\\Users\\admin\\Desktop\\新建文件夹\\test.cer");
    			X509Certificate cer = (X509Certificate)certificateFactory.generateCertificate(fileInputStream);
    			fileInputStream.close();
    			
    			System.out.println("读取Cer证书信息...");
    			System.out.println("cer_序列号___:"+cer.getSerialNumber());
    			System.out.println("cer_发布方标识名___:"+cer.getIssuerDN().getName()); 
    			System.out.println("cer_主体标识___:"+cer.getSubjectDN());
    			System.out.println("cer_证书算法OID字符串___:"+cer.getSigAlgOID());
    			System.out.println("cer_证书有效期___:" + cer.getNotBefore() + "~" + cer.getNotAfter());
    			System.out.println("cer_签名算法___:"+cer.getSigAlgName());
    			System.out.println("cer_版本号___:"+cer.getVersion());
    			System.out.println("cer_公钥___:"+cer.getPublicKey());
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    
    }

输出结果展示，如下所示：

读取Cer证书信息...
    cer_序列号___:1
    cer_发布方标识名___:EMAILADDRESS=sky@sky.com, CN=localhost, O=sky, L=guangzhou, ST=GuangDong, C=CN
    cer_主体标识___:EMAILADDRESS=test@test.com, CN=www.test.com, O=sky, ST=GuangDong, C=CN
    cer_证书算法OID字符串___:1.2.840.113549.1.1.11
    cer_证书有效期___:Tue Aug 28 19:59:47 CST 2018~Wed Aug 28 19:59:47 CST 2019
    cer_签名算法___:SHA256withRSA
    cer_版本号___:3
    cer_公钥___:Sun RSA public key, 2048 bits
      modulus: 22540549868269337731049045024507385260542573787628838370500488975031456915675928339191598608788978166412886818018144053254194317256993635868534742497106051883418262409480683986537120518762380588035635893822782045653063382717204771221158285234168172584993231255251797413350283828305540028023358503599723497159109886144323832651476034904177315494543160791317342173062905173635050774176310860122833148864737280742410768403748999912660341255531672554245341045495023594325494277633017114644620320127314817425829498919103113286133067466723376087306471415425209209026944245886309051331485179319181933688283658147367854481639
      public exponent: 65537

读取证书信息成功，测试完成，收工！

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E5%AD%97%E7%AD%BE%E5%90%8D
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%85%AC%E5%BC%80%E5%AF%86%E9%92%A5
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E7%AC%AC%E4%B8%89%E6%96%B9%E6%9C%BA%E6%9E%84
[https_blog.csdn.net_qq_15092079_article_details_81539889_2_20_E8_BD_AF_E4_BB_B6_E5_AE_89_E8_A3_85]: https://blog.csdn.net/qq_15092079/article/details/81539889#2%20%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%AE%89%E8%A3%85
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