利用openssl命令搭建私有CA管理证书

一：PKI

CA中心——CA系统——数字证书
CA 中心管理并运营 CA 系统，CA 系统负责颁发数字证书。
专门负责颁发数字证书的系统称为 CA 系统，负责管理并运营 CA 系统的机构称为 CA 中心。所有与数字证书相关的各种概念和技术，统称为 PKI（Public Key Infrastructure）。

1. 签证机构：CA（Certificate Authority）
2. ***构：RA（Register Authority）
3. 证书吊销列表：CRL（Certificate Revoke Lists）
4. 证书存取库

X.509：定义了证书的结构和认证协议的标准。包括版本号、***、签名算法、颁发者、有效期限、主体名称、主体公钥、CRL分发点、扩展信息、发行者签名等

获取证书的两种方法：

1. 使用证书授权机构
   生成签名请求（csr）
   将csr发送给CA
   从CA处接收签名
2. 自签名的证书
   自已签发自己的公钥重点介绍一下自建CA颁发机构和自签名。

二：SSL协议

SSL (Secure Socket Layer)是Netscape所研发用保障Internet数据传输安全利用数据加密(Encryption)技术确保数据网络。传输程截取及窃听目前般通用规格40 bit安全标准美则已推128 bit更高安全标准限制境要3.0版本I.E.或Netscape浏览器即支持SSL。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输.它位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。

SSL (Secure Socket Layer) 协议提供的服务主要有：
1）认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器；
2）加密数据以防止数据中途被窃取；
3）维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变。

SSL协议的工作流程：

服务器认证阶段：
1）客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；
2）服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主**，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主**所需的信息；
3）客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主**，并用服务器的公开**加密后传给服务器；
4）服务器恢复该主**，并返回给客户一个用主**认证的信息，以此让客户认证服务器。

三：自建CA颁发机构和自签名

环境准备：

IP地址	Hostname	操作系统	用途
172.17.2.245	node245.ginvip.com	CentOS7.4	CA认证中心
172.17.2.246	node246.ginvip.com	CentOS7.4	请求签名证书

3.1 搭建私有CA认证中心

openssl的配置文件：/etc/pki/tls/openssl.cnf

####################################################################
[ ca ]
default_ca  = CA_default    # The default ca section(默认的CA配置，是CA_default,下面第一个小节就是)
####################################################################
[ CA_default ]
dir     = /etc/pki/CA       # Where everything is kept （dir变量）
certs       = $dir/certs       # Where the issued certs are kept（认证证书目录）
crl_dir     = $dir/crl     # Where the issued crl are kept（注销证书目录）
database    = $dir/index.txt   # database index file.（数据库索引文件）
new_certs_dir   = $dir/newcerts        # default place for new certs.（新证书的默认位置）
certificate = $dir/cacert.pem  # The CA certificate（CA机构证书）
serial      = $dir/serial      # The current serial number（当前序号，默认为空，可以指定从01开始）
crlnumber   = $dir/crlnumber   # the current crl number（下一个吊销证书序号）
                    # must be commented out to leave a V1 CRL
crl     = $dir/crl.pem         # The current CRL（下一个吊销证书）
private_key = $dir/private/cakey.pem# The private key（CA机构的私钥）
RANDFILE    = $dir/private/.rand   # private random number file（随机数文件）
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        # Subject Name options（被颁发者，订阅者选项）
cert_opt    = ca_default        # Certificate field options（认证字段参数）
# 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           # how long to certify for （默认的有效期天数是365）
default_crl_days= 30            # how long before next CRL
default_md  = sha256        # use SHA-256 by default
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  # 是否匹配规则
# For the CA policy
[ policy_match ]
countryName     = match   # 国家名是否匹配，match为匹配
stateOrProvinceName = match  # 州或省名是否需要匹配
organizationName    = match  # 组织名是否需要匹配
organizationalUnitName  = optional # 组织的部门名字是否需要匹配
commonName      = supplied # 注释
emailAddress        = optional # 邮箱地址
# For the 'anything' policy
# At this point in time, you must list all acceptable 'object'
# types.
[ policy_anything ]
countryName     = optional
stateOrProvinceName = optional
localityName        = optional
organizationName    = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName      = supplied
emailAddress        = optional
####################################################################

重点关注下面的几个参数：

dir             = /etc/pki/CA           # Where everything is kept （dir变量）
certs           = $dir/certs            # Where the issued certs are kept（认证证书目录）
database        = $dir/index.txt        # database index file.（数据库索引文件）
new_certs_dir   = $dir/newcerts         # default place for new certs.（新证书的默认位置）
certificate     = $dir/cacert.pem       # The CA certificate（CA机构证书）
serial          = $dir/serial           # The current serial number（当前序号，默认为空，可以指定从01开始）
private_key     = $dir/private/cakey.pem	# The private key（CA机构的私钥）

1：创建所需要的文件

touch /etc/pki/CA/index.txt		# 生成证书索引数据库文件
echo 01 > /etc/pki/CA/serial	# 指定第一个颁发证书的***,16进制数，比如可以从1a开始，一般从01开始。

2：生成私钥

[[e-mail] ~]# (umask 066;openssl genrsa -out /etc/pki/CA/private/cakey.pem 4096)
Generating RSA private key, 4096 bit long modulus
.........................................++
..........++
e is 65537 (0x10001)

3：生成自签名证书

[[e-mail] ~]# openssl req -new -x509 -key /etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 7300 -out /etc/pki/CA/cacert.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) []:hunan
Locality Name (eg, city) [Default City]:changsha
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:ginvip
Organizational Unit Name (eg, section) []:m24
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:ca.ginvip.com		# 会出现在证书的颁发者
Email Address []:[e-mail]

参数解析：
-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

查看生成的证书内容：

[[e-mail] ~]# openssl x509 -in /etc/pki/CA/cacert.pem -noout -text
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            88:42:ee:3c:55:7f:9e:ae
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=CN, ST=hunan, L=changsha, O=ginvip, OU=m24, CN=ca.ginvip.com/emailAddress=[e-mail]
        Validity
            Not Before: Mar 22 12:53:33 2020 GMT
            Not After : Mar 17 12:53:33 2040 GMT
        Subject: C=CN, ST=hunan, L=changsha, O=ginvip, OU=m24, CN=ca.ginvip.com/emailAddress=[e-mail]
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (4096 bit)
...................................                

3.2 申请证书

上面的CA认证中心在node245.ginvip.com主机上操作
在需要使用证书的主机上生成证书请求（node246.ginvip.com主机）

1：生成私钥

[[e-mail] ~]# (umask 066; openssl genrsa -out /root/tools/service.key 4096)

2：生成证书请求文件
注意：默认国家，省，公司名称三项必须和CA一致

[[e-mail] ~]# openssl req -new -key /root/tools/service.key -out /root/tools/service.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							# 必须与上面申请CA证书时填写的要一致
State or Province Name (full name) []:hunan						# 必须与上面申请CA证书时填写的要一致
Locality Name (eg, city) [Default City]:changsha
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:ginvip	# 必须与上面申请CA证书时填写的要一致
Organizational Unit Name (eg, section) []:IT    
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:*.ginvip.com  		# 指定域名，必须唯一                    
# 下面的选项可留空，直接回车即可
Email Address []:

Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:

3：将证书请求文件传输给CA

[[e-mail] ~]# scp tools/service.csr [e-mail]:/etc/pki/CA/csr/

4：CA签署证书，并将证书颁发给请求者

[[e-mail] CA]# openssl ca -in /etc/pki/CA/csr/service.csr -out /etc/pki/CA/certs/service.crt -days 100 
Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
Check that the request matches the signature
Signature ok
Certificate Details:
        Serial Number: 1 (0x1)
        Validity
            Not Before: Mar 22 13:29:18 2020 GMT
            Not After : Jun 30 13:29:18 2020 GMT
        Subject:
            countryName               = CN
            stateOrProvinceName       = hunan
            organizationName          = ginvip
            organizationalUnitName    = IT
            commonName                = *.ginvip.com
        X509v3 extensions:
            X509v3 Basic Constraints: 
                CA:FALSE
            Netscape Comment: 
                OpenSSL Generated Certificate
            X509v3 Subject Key Identifier: 
                89:94:EF:12:25:AA:9C:5B:5E:E4:FC:B3:99:90:7D:60:44:34:D9:AA
            X509v3 Authority Key Identifier: 
                keyid:16:23:4C:19:42:5F:92:9D:88:FA:94:B1:6C:E8:82:8B:22:7B:B0:BF

Certificate is to be certified until Jun 30 13:29:18 2020 GMT (100 days)
Sign the certificate? [y/n]:y


1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated

把 /etc/pki/CA/certs/service.crt 证书回传给申请者，申请者可以使用此证书。

3.3 文件说明

服务器：
1：cakey.pem：私钥
2：cacert.pem：自签名证书------根据私钥（cakey.pem）生成自签名证书（cacert.pem）
客户端：
key:自己的私钥
csr:客户端根据自己私钥生成的申请证书文件
crt:服务器颁发给客户端的证书

四：吊销证书

[[e-mail] CA]# cat index.txt
V       200630132918Z           01      unknown /C=CN/ST=hunan/O=ginvip/OU=IT/CN=*.ginvip.com
# V表示证书有效；R表示证书被吊销
[[e-mail] CA]# openssl ca -revoke newcerts/01.pem

吊销证书的编号：
注意：第一次更新证书吊销列表前，才需要执行

[[e-mail] CA]# openssl ca -gencrl -out cal.pem //更新证书吊销列表