通过openssl学习ssl证书。_openssl生成证书和公私钥

通过抓包学习ssl：https://www.cnblogs.com/xiaxveliang/p/13183175.html

通过openssl学习ssl：http://3ms.huawei.com/km/blogs/details/1809919

ssl会话复用：https://cloud.tencent.com/developer/article/1819517

证书格式转换：https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/80017639

加密解密

加密 → 解密，其实就是将原来的明文文件，使用某种算法，进行计算，得到一段不可读的数据：“密文”，是用来保护数据的，保证数据不被非法窃取。

一.对称加密：速度快，不安全(私钥分发管理困难)

1.生成私钥和公钥

a.生成RSA秘钥的方法

生成RSA秘钥的方法：

openssl genrsa -des3 -out privkey.pem 2048

注：建议用2048位秘钥，少于此可能会不安全或很快将不安全。

这个命令会生成一个2048位的秘钥，同时有一个des3方法加密的密码，如果你不想要每次都输入密码，可以改成：openssl genrsa -out privkey.pem 2048

b.生成一个证书请求

openssl req -new -key privkey.pem -out cert.csr

这个命令将会生成一个证书请求，当然，用到了前面生成秘钥privkey.pem文件，这里将生成一个新的文件cert.csr，即一个证书请求文件，你可以拿着这个文件去数字证书颁发机构(即CA)申请一个数字证书。CA会给你一个新的文件cacert.pem，那才是你的数字证书。

如果是自己做测试，那么证书的申请机构和颁发机构都是自己。就可以用下面这个命令来生成证书：

openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out cacert.pem -days 3650

这个命令将用上面生成的秘钥privkey.pem生成一个数字证书cacert.pem

以上步骤或直接使用一个命令即可：openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -sha256 -nodes -keyout privkey.pem -out cacert.pem -days 3650

c.ssl证书在nginx的配置：

server {
    listen       443 ssl;
    server_name  www.a.com;

    charset utf-8;
    #access_log  /var/log/nginx/host.access.log  main;
    
    
    ssl_session_cache   shared:SSL:10m;
    ssl_session_timeout 10m;
    ssl_certificate     /etc/nginx/cacert.pem;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/privkey.pem;
    ssl_protocols       TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
    ssl_prefer_server_ciphers on; 
    ssl_ciphers 'ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-DSS-AES128-GCM-SHA256:kEDH+AESGCM:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-SHA:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA:DHE-DSS-AES128-SHA256:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-DSS-AES256-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA:AES128-GCM-SHA256:AES256-GCM-SHA384:AES128-SHA256:AES256-SHA256:AES128-SHA:AES256-SHA:AES:CAMELLIA:DES-CBC3-SHA:!aNULL:!eNULL:!EXPORT:!DES:!RC4:!MD5:!PSK:!aECDH:!EDH-DSS-DES-CBC3-SHA:!EDH-RSA-DES-CBC3-SHA:!KRB5-DES-CBC3-SHA';
    
    add_header Access-Control-Allow-Origin *;
    add_header Access-Control-Allow-Methods *;
    add_header Access-Control-Allow-Headers *;
    add_header Access-Control-Allow-Credentials true;

    location / {
        root   /usr/share/nginx/html;
        index  index.html index.htm;
    }

    # location / {
    #     proxy_pass   http://xxx:8081/a;
    #     proxy_redirect off;
    #     proxy_set_header Host $host;
    #     proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
    #     proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
    # }
    
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

这里的ssl_protocols表示什么意思呢？

在nginx中，ssl_protocols表示支持的SSL/TLS协议版本。SSL/TLS是一种加密协议，用于保证客户端和服务器之间的通信安全。ssl_protocols指定了nginx服务器支持的SSL/TLS协议版本，可以设置多个协议版本，以逗号分隔。常见的SSL/TLS协议版本包括：

• TLSv1.2：TLS版本1.2，是TLSv1.1的升级版，目前被视为最安全的TLS协议版本。

• TLSv1.3：TLS版本1.3，是TLSv1.2的升级版，提供更快的握手速度和更好的安全性。

在nginx中，可以使用ssl_protocols指定支持的SSL/TLS协议版本，例如：

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

这表示nginx服务器只支持TLSv1.2和TLSv1.3两个协议版本，如果客户端使用其他版本的协议进行连接，则会被服务器拒绝。通过设置ssl_protocols，可以提高通信的安全性和可靠性。

2.使用私钥加密密码

openssl rsautl -encrypt -inkey privkey.pem -in password.txt -out password.enc

openssl rsautl是OpenSSL中一个用于RSA加密、解密、签名和验证的命令行工具。其中，
rsautl是RSA utility的缩写，用于执行RSA算法相关的操作。
-encrypt选项表示使用RSA算法进行加密操作。
-inkey privkey.pem表示使用指定的私钥文件private.key来加密数据。
-in password.txt表示将要加密的数据来源于文件password.txt，就是明文。
-out password.enc表示加密后的数据将保存到文件password.enc中。

RSA算法是一种非对称加密算法，使用公钥加密，私钥解密。在使用RSA算法进行加密操作时，数据被加密后只能由私钥持有者解密：使用私钥privkey.pem对密码文本password.txt进行加密，生成加密后的文件password.enc。接收者可以使用相应的公钥进行解密。需要注意的是，在实际应用中需要对私钥进行保护，避免私钥泄露或被恶意使用，从而导致数据泄露或被篡改。

3.使用私钥解密密码

openssl rsautl -decrypt -inkey privkey.pem -in password.enc -out password_decrypted.txt

二.非对称加密：速度慢，安全(因为公钥公开，私钥自己保存)

1.生成私钥和公钥

生成私钥：
openssl genrsa -out suprivate.pem 2048

生成公钥：
openssl rsa -in suprivate.pem -outform PEM -pubout -out supublic.pem

2.使用公钥加密密码

openssl rsautl -encrypt -inkey supublic.pem -pubin -in text.txt -out test.txt.encry

3.使用私钥解密密码

openssl rsautl -decrypt -inkey suprivate.pem -in test.txt.encry -out decrypted.txt

验证私钥、公钥、CA(根证书)之间的有效性

验证CA证书的有效性

openssl verify ca.crt

该命令将验证CA证书是否已被颁发，是否已过期，是否被吊销等。
2. 验证服务器证书和私钥的匹配性

openssl x509 -noout -modulus -in server.crt | openssl md5
openssl rsa -noout -modulus -in server.key | openssl md5

这两个命令将计算服务器证书和私钥的modulus值，并对其进行哈希。如果两个哈希值相同，则证明服务器证书和私钥是匹配的。
3. 验证服务器证书的有效性

openssl verify server.crt

该命令将验证服务器证书是否已被颁发，是否已过期，是否被吊销等。
4. 验证服务器证书和公钥的匹配性

openssl x509 -noout -pubkey -in server.crt > pubkey.pem
openssl rsa -noout -pubin -in server.key > privkey.pem
openssl pkey -pubin -in pubkey.pem -check -noout
openssl pkey -pubin -in privkey.pem -check -noout

这四个命令将提取服务器证书和私钥中的公钥，并验证它们是否匹配。
如果以上所有命令都没有报错，则说明CA证书、私钥、公钥之间是有效的。

常见报错/疑问

openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey cacert.pem -pubin -out plain.txt.encrypt：出现unable to load Public Key

unable to load Public Key错误可能是因为cacert.pem文件中的公钥格式不正确。请确保cacert.pem文件中的公钥格式是正确的PEM格式，并且包含BEGIN PUBLIC KEY和END PUBLIC KEY标识。
如果您不确定cacert.pem文件中的公钥格式是否正确，可以使用以下命令来查看公钥内容：

openssl pkey -in cacert.pem -pubin -text

如果输出结果中包含BEGIN PUBLIC KEY和END PUBLIC KEY标识，并且公钥内容正确，则可以尝试重新运行加密命令：

openssl rsautl -encrypt -in plain.txt -inkey cacert.pem -pubin -out plain.txt.encrypt

如果问题仍然存在，请检查cacert.pem文件路径是否正确，并确保文件具有正确的文件权限。

为啥执行命令：openssl verify ca.crt出现以下报错，但是这个证书可以用的：

error 18 at 0 depth lookup: self signed certificate
error ca.crt: verification failed

答：这个错误提示是因为 ca.crt 是自签名证书，openssl 默认情况下不信任自签名证书，需要手动添加信任。在执行 openssl verify 命令时，openssl 会尝试使用系统中可用的根证书来验证指定的证书，如果找不到合适的根证书，则会报错。使用 -CAfile 或 -CApath 选项指定可信任的证书，这样 openssl 就可以使用这些证书来验证指定的证书。例如：

openssl verify -CAfile ca.crt server.crt

什么是证书链？

证书链（Certificate Chain），也被称为证书路径，是由多个证书组成的一种结构。在 SSL/TLS 协议中，证书链用于验证服务器证书的有效性，以及确认服务器是否可信。
证书链通常由以下几个部分组成：

(1)服务器证书：即服务器的公钥证书，由 CA 颁发，用于证明服务器的身份和公钥信息。

(2)中间证书：如果服务器证书由中间 CA 颁发(实际场景服务证书都是中间CA颁发)，则需要包含中间证书。中间证书由下级 CA 颁发，用于证明服务器证书的合法性和信任度。

(3)根证书：根证书是证书链的根节点，也是信任链的最终节点。根证书是由操作系统或浏览器预置的一组受信任的证书，用于验证服务器证书和中间证书的合法性和信任度。
在 SSL/TLS 握手过程中，服务器会将证书链发送给客户端，客户端会根据证书链验证服务器证书的有效性，并确认服务器是否可信。如果证书链中的任何一个证书无效或不可信，则 SSL/TLS 握手将失败，连接将被终止。因此，证书链对于 SSL/TLS 安全连接的建立至关重要。

实际证书申请中，由于权威的CA机构数量不多，若所有的服务器证书都向权威CA机构申请，那么CA机构的工作量就会非常大。因此CA机构采取授权 二级机构的方式来管理证书申请，经授权的二级机构也可以签发服务器证书。这里的CA 机构就是颁发根证书，中间证书则由二级机构颁发

三.编码算法

为什么要进行base64编码呢？一般是因为二进制进行数据传输时，网络中间的有些路由会把 ascii 码中的不可见字符删除，导致数据不一致，因此一般会进行 url 进行 base64编码。

1.base64 编码

utf-8 -> base64(编码) -> ASCII

两种编码方式：

echo -n 'Hello World!' | base64

cat ca.crt | base64 -w0

cat ca.crt | base64 -w0是将文件ca.crt进行base64编码的命令，具体解释如下：

cat ca.crt：使用cat命令读取ca.crt文件的内容，并将其输出到标准输出中。

|：管道符号，将cat命令的输出作为输入传递给base64命令。

base64：将输入内容进行base64编码。

-w0：指定输出行的最大宽度为0，表示不限制输出行的长度。如果不指定该选项，则默认每行输出76个字符，如果数据量较大则可能会造成显示问题。
因此，cat ca.crt | base64 -w0的含义是将文件ca.crt的内容进行base64编码，并将编码结果输出到标准输出中，每行输出的字符数不限制。

2.base64 解码

ASCII -> base64(解码) -> utf-8

这就为什么url在请求过程中需要进行base64编码了。

echo -n 'SGVsbG8gV29ybGQh' | base64 -d

四.签名验证

私钥签名
openssl dgst -sha1 -sign RSAPrivateKey.pem -out sign.txt.signed sign.txt
公钥验签
openssl dgst -sha1 -verify RSAPublicKey.pem -signature sign.txt.signed sign.txt

发送者使用可以代表自己身份的私钥进行签名。
接受者使用私钥对应的公钥进行验签。这样就实现了对消息发送者身份的验证。