GolangTLS 相关知识OpenSSL 生成证书
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了GolangTLS 相关知识OpenSSL 生成证书相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
0. 前言
- 接前一篇文章,上篇文章我们介绍了数字签名、数字证书等基本概念和原理
- 本篇我们尝试自己生成证书
- 参考文献:TLS完全指南(二):OpenSSL操作指南
1. OpenSSL 简介
- OpenSSL 是一个开源项目,其组成主要包括三个组件:
- openssl:多用途的命令行工具
- libcrypto:加密算法库
- libssl:加密模块应用库,实现了ssl及tls
- OpenSSL 主要用于秘钥证书管理、对称加密和非对称加密
1.1 指令
- 常用指令包括:genrsa、req、x509
1.1.1 genrsa
- 主要用于生成私钥,选择算法、加密私钥使用的对称加密密码和秘钥长度
- 基本用法:openssl genrsa [args] [numbits]
[args]: args1 对生成的私钥文件是否要使用加密算法进行对称加密: -des : CBC模式的DES加密 -des3 : CBC模式的3DES加密 -aes128 : CBC模式的AES128加密 -aes192 : CBC模式的AES192加密 -aes256 : CBC模式的AES256加密 args2 对称加密密码 -passout passwords 其中passwords为对称加密(des、3des、aes)的密码(使用这个参数就省去了console交互提示输入密码的环节) args3 输出文件 -out file : 输出证书私钥文件 [numbits]: 密钥长度,理解为私钥长度
- 生成一个 2048 位的 RSA 私钥,并用 des3 加密(密码为 123456),保存为 server.key 文件:openssl genrsa -des3 -passout pass:123456 -out server.key 1024
1.1.2 req
- req 的基本功能主要有两个:生成证书请求和生成自签名证书(当然这并不是其全部功能,但是这两个最为常见)
- 基本用法:openssl req [args] outfile
[args] args1 是输入输入文件格式:-inform arg -inform DER 使用输入文件格式为 DER -inform PEM 使用输入文件格式为 PEM args2 输出文件格式:-outform arg -outform DER 使用输出文件格式为 DER -outform PEM 使用输出文件格式为 PEM args3 是待处理文件 -in inputfilepath args4 待输出文件 -out outputfilepath args5 用于签名待生成的请求证书的私钥文件的解密密码 -passin passwords args6 用于签名待生成的请求证书的私钥文件 -key file args7 指定输入密钥的编码格式 -keyform arg -keyform DER -keyform NET -keyform PEM args8 生成新的证书请求 -new args9 输出一个 X509 格式的证书,签名证书时使用 -x509 args10 使用 X509 签名证书的有效时间 -days // -days 3650 有效期 10 年 args11 生成一个 bits 长度的 RSA 私钥文件,用于签发,与-key互斥,生成证书请求或者自签名证书时自动生成密钥,然后生成的密钥名称由 -keyout 参数指定 -newkey rsa:bits args12 设置 HASH 算法-[digest],指定对创建请求时提供的申请者信息进行数字签名时指定的 hash 算法 -md5 -sha1 // 高版本浏览器开始不信任这种算法 -md2 -mdc2 -md4 args13 指定 openssl 配置文件,很多内容不容易通过参数配置,可以指定配置文件 -config filepath args14 显示格式 txt(用于查看证书、私钥信息) -text
- 利用私钥生成证书请求 CSR:openssl req -new -key server.key -out server.csr
- 利用私钥生成自签名证书 CRT:openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt
1.1.3 x509
- x509 可以实现显示证书的内容、转换其格式、给 CSR 签名等X.509证书的管理工作
- 基本用法:openssl x509 [args]
[args] args1 是输入输入文件格式:-inform arg -inform DER 使用输入文件格式为 DER -inform PEM 使用输入文件格式为 PEM args2 输出文件格式:-outform arg -outform DER 使用输出文件格式为 DER -outform PEM 使用输出文件格式为 PEM args3 是待处理 X509 证书文件 -in inputfilepath args4 待输出 X509 证书文件 -out outputfilepath args5 表明输入文件是一个“请求签发证书文件(CSR)”,等待进行签发 -req args6 签名证书的有效时间 -days // -days 3650 有效期 10 年 args7 指定用于签发请求证书的根 CA 证书 -CA arg args8 根 CA 证书格式(默认是 PEM) -CAform arg args9 指定用于签发请求证书的 CA 私钥证书文件 -CAkey arg args10 指定根 CA 私钥证书文件格式(默认为 PEM 格式) -CAkeyform arg args11 指定序列号文件(serial number file) -CAserial arg args12 如果序列号文件(serial number file)没有指定,则自动创建它 -CAcreateserial args12 设置 HASH 算法-[digest],指定对创建请求时提供的申请者信息进行数字签名时指定的 hash 算法 -md5 -sha1 // 高版本浏览器开始不信任这种算法 -md2 -mdc2 -md4
- 使用根 CA 证书 ca.crt 和私钥 ca.key 对“请求签发证书” server.csr 进行签发,生成 x509 格式证书:openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out serverx509.crt
2. 具体使用
2.1 生成 RSA 秘钥对
- 使用 genrsa 生成 RSA 秘钥对:openssl genrsa -out server.key 2048
2.2 生成身份证申请
- 使用 req 命令,以之前的 server.key 为输入,生成一个身份证申请(CSR)文件:openssl req -nodes -new -key server.key -subj "/CN=localhost" -out server.csr
- CSR 的公钥从 server.key 中提取,域名是 localhost
- 如果启动 https 服务,使用这个 CSR 签署的 CRT,客户端必须访问 localhost 才能访问到这个 HTTPS 服务
- 关于配置多个域名和 IP 的 CSR,后面会介绍
2.3 生成数字证书
- 使用 x509 使用指定私钥 server,key 签署 server.csr,输出数字证书( CRT):openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
- 此处使用自身的私钥签署 CSR
2.4 HTTPS 验证
- 生成证书后,我们可以编写一个 Golang 的 https 服务验证刚刚生成的证书
- 服务端代码如下:
package main import ( "io" "log" "net/http" ) func main() http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) io.WriteString(w, "hello, world!\n") ) if e := http.ListenAndServeTLS("0.0.0.0:5200", "/home/ao/Documents/certs/review/server.crt", "/home/ao/Documents/certs/review/server.key", nil); e != nil log.Fatal("ListenAndServe: ", e) //if e := http.ListenAndServe("0.0.0.0:5200", nil); e != nil // log.Fatal("ListenAndServe: ", e) //
- 客户端代码如下:
package main import ( "crypto/tls" "crypto/x509" "io" "io/ioutil" "log" "net/http" "os" ) func loadCA(caFile string) *x509.CertPool pool := x509.NewCertPool() ca, err := ioutil.ReadFile(caFile) if err != nil log.Fatal("ReadFile: ", err) pool.AppendCertsFromPEM(ca) return pool func main() //c := &http.Client // Transport: &http.Transport // TLSClientConfig: &tls.ConfigInsecureSkipVerify: true, // c := &http.Client Transport: &http.Transport TLSClientConfig: &tls.ConfigRootCAs: loadCA("/home/ao/Documents/certs/review/server.crt"), resp, err := c.Get("https://localhost:5200") if err != nil log.Fatal("http.Client.Get: ", err) defer resp.Body.Close() io.Copy(os.Stdout, resp.Body)
- 启动服务端:go run server.go
- 启动客户端:go run client.go
$ go run client.go
hello, world!
- 改变客户端请求域名为 127.0.0.1 时,客户端结果如下:
$ go run client.go 2019/09/30 15:11:41 http.Client.Get: Get https://127.0.0.1:5200: x509: cannot validate certificate for 127.0.0.1 because it doesn‘t contain any IP SANs exit status 1
- 服务端输出如下:
2019/09/30 15:11:41 http: TLS handshake error from 127.0.0.1:33596: remote error: tls: bad certificate
- 若客户端保持 127.0.0.1 不变,改变 http.Transport 的 TLSClientConfig 为 insecure 配置时,可以正常返回:
$ go run client.go 2019/09/30 15:11:41 http.Client.Get: Get https://127.0.0.1:5200: x509: cannot validate certificate for 127.0.0.1 because it doesn‘t contain any IP SANs exit status 1
- 此时就像浏览器保持信任网站证书,继续选择浏览的动作是一样的
2.5 配置域名为 IP
- 上述我们使用 localhost,作为 CSR 里的域名,导致请求时必须使用域名
- 若我们使用本地 IP 作为域名呢:openssl req -nodes -new -key server.key -subj "/CN=127.0.0.1" -out server.csr
- 此时客户端请求 https://127.0.0.1:5200 返回:
$ go run client.go 2019/09/30 15:19:24 http.Client.Get: Get https://127.0.0.1:5200: x509: cannot validate certificate for 127.0.0.1 because it doesn‘t contain any IP SANs exit status 1
- 启用 insecure 时正常返回
- 此处说明,我们不能简单通过 -subj "/CN=[IP]" 实现 CSR 中包含域名
- 重新生成 CSR 和 CRT
$ openssl genrsa -out server.key 2048 $ echo subjectAltName = IP:127.0.0.1 > extfile.cnf $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -signkey server.key -extfile extfile.cnf -out server.crt
- 再次测试发现,请求 127.0.0.1 时可以了
2.6 不使用自签名证书
- 上述我们使用自签名证书,下面我们尝试模拟一个 CA 签署证书:
- 首先生成 CA 的秘钥和自签名证书,中间不生成 CSR:
$ openssl genrsa -out ca.key 2048 $ openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -days 10000 -out ca.crt -subj "/CN=localhost.ca.com"
- 生成私钥、证书,并使用 CA 签名:
$ openssl genrsa -out server.key 2048 $ openssl req -new -key server.key -subj "/CN=127.0.0.1" -out server.csr $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extfile extfile.cnf
- 经测试,正确
2.7 CSR 配置多个域名和 IP
- 上述提到 -subj 配置域名只能指定单个域名或者 IP
- 下面介绍一下多域名 CSR 配置
- 新增一个配置文件:
[req] distinguished_name = req_distinguished_name req_extensions = v3_req [req_distinguished_name] countryName = CN countryName_default = CN stateOrProvinceName = Beijing stateOrProvinceName_default = Beijing localityName = Beijing localityName_default = Beijing organizationName = WangAo organizationName_default = WangAo organizationalUnitName = Dev organizationalUnitName_default = Dev commonName = test.openssl.com commonName_default = test.openssl.com commonName_max = 64 [v3_req] basicConstraints = CA:TRUE subjectAltName = @alt_names [alt_names] DNS.1 = test.openssl.com IP.1 = 127.0.0.1 IP.2 = 10.0.2.15
- 我们为服务制定了一个域名两个 IP,地址
- 下面利用之前的 CA,重新签署数字证书:
$ openssl genrsa -out server.key 2048 $ openssl req -nodes -new -key server.key -out server.csr -subj "/CN=test.openssl.com" $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extensions v3_req -extfile openssl.cnf
- CA 签署数字证书时制定了 -extensions 和 -extfile
- 分别向 127.0.0.1、10.0.2.15 和 test.openssl.com 请求,均可以成功
3. 小结
- 本篇内容介绍了 OpenSSL 基本使用和生成数字证书的方式以及验证证书的程序编写
- 欢迎各位批评指正
3. 参考文献
以上是关于GolangTLS 相关知识OpenSSL 生成证书的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章