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自建CA并生成自签名SSL证书_自签名证书

作者：小惠珠哦 | 2024-07-02 21:45:14

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自签名证书

前言

这是加密与认证系列的第五篇文章了，本来我是想把自建证书和nginx配置https访问总结到一起的，但是在实际操作的过程中我发现了很多细小的知识点，有些还是挺有意思的，这是一个不断自我提问不断寻求答案的过程，随着扩展的内容越来越多，我决定这篇只写自建CA和签名SSL证书这部分，至于nginx配置https访问放到后面再写吧。

相信点进这篇文章的人应该知道为什么要自建CA和自签名SSL证书了，因为买现成的SSL证书挺贵的，SSL证书通常有三种类型：域名级（DV）、企业级（OV）、增强级（EV），价格从每年几百元到上万元不等，再细分的话还有单域名证书、通配符证书、多域名证书等等，有些证书还可以追加域名。

这笔费用对于大厂来说可能不算什么，但是对于小产品来说，即使选择最便宜的证书也是一笔开销，比如在上一篇《根证书的应用和信任基础》提到的12306官网在2017以前使用的也是用的自签名证书，一般正式产品总会咬咬牙买个证书，但是如果是本地测试，或者局域内网的使用的产品使用自建的证书就足够了，相当于我们配了临时证书资源在开发新功能，等到真正对外发布时再替换成购买的证书也来的及，所以接下来我们就一起走一遍自建证书的流程。

一键生成自签名证书

总有心急的人想吃热豆腐，所以我把用到的命令写了一个脚本，只要输入几个自定义密码就可以完成CA证书和SSL证书的创建，前提是在你的电脑安装了openssl命令，在ubuntu上系统上默认就有，没有的自己安装一下吧。

命令脚本

将下列命令放到shell脚本文件onekeyssl中执行即可

#!/bin/bash

read -p "Enter your domain or ip [www.example.com/10.10.49.172]: " INPUT

echo "1. Create ca private key..."

openssl genrsa -des3 -out selfca.key 2048

echo "2. Create ca root certificate..."

openssl req -new -x509 -days 3650 -key selfca.key -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootCA/OU=MyCA/CN=CA" -out selfca.crt

echo "3. Create server key and certificate signing request..."

openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout server.key -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootServer/OU=MyServer/CN=$INPUT" -out server.csr

echo "4. Sign SSL certificate..."

openssl x509 -req -extfile <(printf "subjectAltName=IP:$INPUT") -days 3650 -in server.csr -CA selfca.crt -CAkey selfca.key -CAcreateserial -out server.crt

echo "5. Create end, next work..."
echo "Copy server.crt and server.key to your server machine"
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执行结果

$ ./onekeyssl.sh
Enter your domain or ip [www.example.com/10.10.49.172]: 10.10.19.1
1. Create ca private key...
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus (2 primes)
..................................................+++++
.....................................+++++
e is 65537 (0x010001)
Enter pass phrase for selfca.key:【输入自定义密码】
Verifying - Enter pass phrase for selfca.key:【重复密码】
2. Create ca root certificate...
Enter pass phrase for selfca.key:【重复密码】
3. Create server key and certificate signing request...
Generating a RSA private key
.............................................................+++++
..........+++++
writing new private key to 'server.key'
-----
4. Sign SSL certificate...
Signature ok
subject=C = CN, ST = BJ, L = BJ, O = MyRootServer, OU = MyServer, CN = 10.10.19.1
Getting CA Private Key
Enter pass phrase for selfca.key:【重复密码】
5. Create end, next work...
Copy server.crt and server.key to your server machine
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分步来看看自建证书的过程

整个过程分为自建CA和自签名SSL证书两部分：

自建CA：并不是要你自己搭建一个CA中心，这里的CA其实指的是创建自己的CA根证书，这样可以给其他人签署证书，但是这个CA根证书是你自己创建的，没有得到互联网的承认，也不会被正规CA认可，所以不具备通用和有效性，一般可以在内部网络使用。

自签名SSL证书：一般来说，我们的证书是要发给权威机构CA进行验证签署的，但是自签证书，就是自己给自己签署生成一份CA证书，或者用自建的CA根证书来签发的SSL证书，同样不具备互联网的通用和有效性，一般只用于测试环境或内部网络。

自建CA根证书

自建CA根证书也是分成两步

生成CA私钥

openssl genrsa -des3 -out selfca.key 2048
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这条命令使用 OpenSSL 工具生成一个带有Triple-DES（3DES）加密的密码保护的2048位RSA私钥文件，各个参数的含义如下：

openssl: OpenSSL 工具的命令行执行器。
genrsa: 生成RSA密钥的命令。
-des3: 使用Triple-DES算法对生成的私钥进行加密，这会在生成私钥时要求你设置一个密码，以便在每次使用私钥时都需要提供密码。
-out selfca.key: 指定生成的私钥的输出文件名为 selfca.key，私钥文件将被保存在当前工作目录中。
2048: 指定生成的RSA私钥的位数为2048位，这是一种常见的安全密钥长度。

其中密码这一项在生成CA证书时我们是想加的，运行命令后需要输入一个自定义密码两次，以后每次使用这个私钥都要输入密码，但是在很多文章中你会发现他们有一步是要删除密码，原因是在一些自动化部署场景中，去掉私钥密码可以避免手动输入密码，使整个过程更加自动化，比如配置到Apache或者Nginx中时不必每次启动时输入密码，所以我们在后面生成服务器私钥时就不使用密码了。

带有密码的私钥内容

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info: DES-EDE3-CBC,2D6A221FF66727E0

vEzhQnjsKVBLw6tPNo6Dx7D8CyzhZdZYgfxuZBYP30cLWOORTpsS1q0txNMCaWoy
S79k0+qTgENne2oirALiCnPB5Rzf3vO6gv/KSScvEnGrZ6Q57i3xObhLYzCtKOAg
E6wSBBfbeC6cXczAFZ2ehnM42+Cv/9BX829X7BnbylNbaV1VXQTaEsmo+uWwx9dZ
…
C2udyFqENooTB7n1Qbtm3Fsruwgk/0IM3vSRk41/EWADabWs4tR/uXQmCPyxouHI
xhT3U4EeabyY8dyjSRCkzKPIEFl2HwnYQHZcDVUPD52uHEvA5M7c1QNgX2VmTXzP
AgSijAZHDrh6QWa+R9eqUVQShY4mAN7c1sv1or4ZckV7jQTbIBjUGcjhX1TooxX0
/RE/GLodSqD8wCkxjgD7uxy93oOLuV/9iDDsrI7VMrs5jlKhKEuPozc+Y+hERRBm
UUMbAE2JBW+jD/JzkmXL8w4AGU8wHeRI/FqKQXLbP6v3h+Yb4zP/aOVZ5mdWlHWT
1+BykB3qgKUqcn+FmRbodvK8C1G1opDchyomCToHzCGTDqAAcRPoNiB5z3jB+yPC
M0m83wI4rWYPghWL4hT7aZgI8l2xwTJfJfyJ+/6MfBZgh/qa4t703A==
-----END RSA PRIVATE KEY-----

不带密码的私钥内容

-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
MIIEpQIBAAKCAQEA6OCPgi1pUWdkS9DdR2mk6QJsE9i6rCgaDuk+xyi8Sdxp2u8r
f81ZrK4xUNUNTX8+lnj5WeolJ/Hk1o9I659oPkbWuw7yyuCBFbZ9m3goZCt2w+lc
csLw6o6XyGTUiptcgB/GmGcd/ua3REAt3l6uYn32vjeit5oX5xsmsUKbwpIH/B81
nMohd/t6m9c0h2mcVnUYDmUsV+hmgdASvkTSmvqHOUwV1qX/pQNgjR+auLiezoza
LmVkvtSI9/tX6sqtlyROn7ZFsUHJbYuyfOekqLCiY5Wo5ocSTqAd4n/JYmjA6anI
YGDXbLcP+075ZgkHSoR9ab4uFtghStx99QYwywIDAQABAoIBAQDWeWryE2y5wiVH
…
SdwHzniXCpBpNYB6XoV57bPpQiSCqVyT9Owd0A9csZf4905dOZg+/25K2TFmv7gG
fHN/4EkCgYEAz7VrytExyCm1B+7sFln7c1hjy5wzNaW2tYi08szvErJkpe3jz9HH
MLbTn+DrXZu76nsiXfQbTl7SpPQJptHctHx7K+9mykDaJNGDDNmJRKdwi8cfINrD
yYPab+aojwU1FZtF8EEXKjnzWIvmM8FO71ej+COUOmDxWCsDbpoHyhA=
-----END RSA PRIVATE KEY-----

生成CA自签名证书

openssl req -new -x509 -days 3650 -key selfca.key -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootCA/OU=MyCA/CN=CA" -out selfca.crt
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这条命令使用 OpenSSL 工具生成自签名根证书（Root Certificate），各个参数的含义如下：

openssl req： 这是 OpenSSL 工具中用于处理证书签署请求（CSR）的命令。
-new： 表示创建新的 CSR。
-x509： 表示生成自签名的 X.509 证书，而不是生成 CSR。
-days 3650： 设置证书的有效期为 3650 天（10 年）。
-key selfca.key： 指定用于生成证书的私钥文件为 selfca.key。
-subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootCA/OU=MyCA/CN=CA"： 设置证书主题（Subject）的信息。这里使用了简化的 Distinguished Name (DN)，包括了国家（C=CN）、省/州（ST=BJ）、城市（L=BJ）、组织（O=MyRootCA）、组织单位（OU=MyCA）、通用名称（CN=CA）等信息。
-out selfca.crt： 指定生成的证书文件的输出路径和文件名，这里为 selfca.crt。

至此我们就生成了一个自签名的CA根证书，如果把它加入到操作系统或浏览器的信任列表中，那么之后由他签发的SSL证书都可以被信任了，接下来我们开始用它来签发SSL证书。

自签名SSL证书

这个过程主要包括生成服务器密钥、构建签名请求和用CA签名证书三部分，其中前两步可以合并为一步：

生成服务器私钥和证书申请文件CRS

$ openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout server.key -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootServer/OU=MyServer/CN=10.10.49.172" -out server.csr
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这条命令使用 OpenSSL 工具生成证书签署请求（CSR），各个参数的含义如下：

openssl req： 这是 OpenSSL 工具中用于处理证书签署请求（CSR）的命令。
-newkey rsa:2048： 创建一个新的 RSA 密钥对，其中包括一个 2048 位的 RSA 私钥和相应的公钥。
-nodes： 生成的私钥不使用密码进行加密。这意味着私钥文件 server.key 将不需要密码才能访问。
-keyout server.key： 指定生成的私钥文件的输出路径和文件名，这里为 server.key。
-subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=MyRootServer/OU=MyServer/CN=10.10.49.172"： 设置证书主题（Subject）的信息。这里使用了简化的 Distinguished Name (DN)，包括了国家（C=CN）、省/州（ST=BJ）、城市（L=BJ）、组织（O=MyRootServer）、组织单位（OU=MyServer）、通用名称（CN=10.10.49.172）等信息。通用名称（CN）通常用于指定服务器的主机名或 IP 地址。
-out server.csr： 指定生成的证书签署请求文件的输出路径和文件名，这里为 server.csr。

使用CA根证书签名SSL证书

$ openssl x509 -req -extfile <(printf "subjectAltName=IP:10.10.49.172") -days 3650 -in server.csr -CA selfca.crt -CAkey selfca.key -CAcreateserial -out server.crt
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这条命令使用 OpenSSL 工具签署证书签署请求（CSR）并生成证书，并且带有SAN信息，各个参数的含义如下：

openssl x509： 这是 OpenSSL 工具中用于处理 X.509 证书的命令。
-req： 表示输入的文件是证书签署请求（CSR）。
-extfile <(printf "subjectAltName=IP:10.10.49.172[,DNS:<YOUR_DOMAIN>,...]")： 使用扩展文件，该文件包含了额外的证书扩展信息。在这里，subjectAltName 扩展用于指定主体的备用名称（Subject Alternative Name），这里指定了 IP 地址 10.10.49.172。你也可以在方括号中添加其他主机名或 IP 地址，用逗号分隔。
-days 3650： 设置生成的证书的有效期为 3650 天（10 年）。
-in server.csr： 指定输入的证书签署请求文件，这里为 server.csr。
-CA selfca.crt： 指定用于签署证书的 CA 证书文件，这里为 selfca.crt。
-CAkey selfca.key： 指定用于签署证书的 CA 私钥文件，这里为 selfca.key。
-CAcreateserial： 创建一个新的序列号文件，该文件用于跟踪 CA 签署的证书的唯一性。
-out server.crt： 指定生成的证书文件的输出路径和文件名，这里为 server.crt。

SAN（Subject Alternative Name）是 X.509 证书的一种扩展，用于指定除主题（Subject）之外的其他标识信息。主要用于解决传统的基于主题（Subject）的身份验证方式可能存在的限制，特别是在一个证书需要覆盖多个主机名或 IP 地址的情况下。

SAN 扩展可以包含多个备用名称（Alternative Name），这些备用名称可以是：

DNS Name（域名）： 用于指定主机名，可以是域名或子域名。
IP Address（IP 地址）： 用于指定 IP 地址。
Email Address（电子邮件地址）： 用于指定电子邮件地址。
URI（统一资源标识符）： 用于指定统一资源标识符。
Directory Name（目录名称）： 用于指定目录名。

在实际使用中，SAN 可以解决多种问题，例如：

多域 SSL 证书： 当一个 SSL 证书需要覆盖多个域名时，可以使用 SAN 扩展。
IP 地址验证： 当需要确保证书可以与特定 IP 地址关联时，可以使用 SAN 扩展。
多级子域名： 当证书需要覆盖主域和多级子域时，可以使用 SAN 扩展。

SAN 扩展通常在证书签署请求（CSR）或证书颁发时指定，并在证书中进行存储。在 OpenSSl 命令中，使用 -extfile 选项指定一个包含 SAN 信息的文件，通过该文件可以指定多个备用名称。

最终的文件列表

至此CA根证书和自签名SSL证书就生成好了，我们一共收获到了5个文件，作用分别如下：

selfca.key：CA私钥，用于后续签名SSL证书
selfca.crt：CA根证书，用于后续签名SSL证书，需要加入到操作系统或浏览器的信任列表中
server.key：服务器私钥，需要配置到https服务，比如Apache和Nginx配置文件中
server.csr：证书签署请求文件，后续没用了
server.crt：自签名SSL证书，需要配置到https服务，比如Apache和Nginx配置文件中，这就是代表服务器的身份证件

如果想查询证书信息同样可以使用 openssl 命令查询

$  openssl x509 -text -noout -in server.crt
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            56:76:35:2c:61:a5:a0:7c:8c:3b:26:93:db:c2:95:a7:18:f9:95:f0
        Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C = CN, ST = BJ, L = BJ, O = MyRootCA, OU = MyCA, CN = CA
        Validity
            Not Before: Nov 30 14:43:32 2023 GMT
            Not After : Nov 27 14:43:32 2033 GMT
        Subject: C = CN, ST = BJ, L = BJ, O = MyRootServer, OU = MyServer, CN = 10.10.17.2
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                RSA Public-Key: (2048 bit)
                Modulus:
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                    bf:9e:04:95:ad:2e:20:ca:2f:04:c8:ef:92:26:7f:
                    5c:f9:1c:94:6d:e5:7b:93:2a:51:fa:d2:e1:a8:87:
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                    4d:ef
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Alternative Name:
                IP Address:10.10.17.2
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
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总结

自建CA根证书和生成SSL签名证书都可以通过 openssl 命令来完成
自建CA根证书结果会得到selfca.key和selfca.crt两个文件，名字可以自定义，用于后续签名服务器SSL证书
生成SSL签名证书的结果会得到server.key、server.csr、server.csr三个文件，只要把server.key和server.csr配置到服务器就好了
生成server.key时一般为了自动化维护不会设置密码，如果为了安全确实需要密码的话，可以配置到密码文件中防止服务重启时打断流程
网络的世界里证书就是身份证，在这个环境下你总要无条件信点啥，比如你的操作系统和浏览器

备注

不知道你有没有注意到，用私钥签名根证书的时候并没有使用公钥，按道理说签名的时候会把公钥放到签名证书中才对，为什么这里没有呢？那是因为对于 RSA 算法，从私钥可以提取公钥，因为私钥包含了模数（modulus）和私钥指数（private exponent）。然而，从公钥（包含模数和公钥指数）推导出私钥，则取决于大数分解问题的难解性，目前尚未找到有效的算法在合理的时间内解决大整数的分解问题。所以说公钥是可以从私钥从得到的，所以不必单独获取。

==>> 反爬链接，请勿点击，原地爆炸，概不负责！<<==

兜兜又转转，有些时候真的迈出那一步就成了，想了又想是不可能前进1cm的，就像这篇总结，真的开始了，到现在也就完成了~

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自建CA并生成自签名SSL证书_自签名证书

文章目录

前言

一键生成自签名证书

命令脚本

执行结果

分步来看看自建证书的过程

自建CA根证书

生成CA私钥

生成CA自签名证书

自签名SSL证书

生成服务器私钥和证书申请文件CRS

使用CA根证书签名SSL证书

最终的文件列表

相关名词

SSL/TLS协议

证书颁发机构（CA）

数字证书（Certificate）

.pem文件

总结

备注