https学习笔记三----OpenSSL生成root CA及签发证书

         在https学习笔记二,已经弄清了数字证书的概念,组成和在https连接过程中,客户端是如何验证服务器端的证书的。这一章,主要介绍下如何使用openssl库来创建key file,以及生成root CA及签发子证书。学习主要参考官方文档:https://www.feistyduck.com/library/openssl-cookbook/online/ch-openssl.html#

一、openssl 简介

        openssl 是目前最流行的 SSL 密码库工具,其提供了一个通用、健壮、功能完备的工具套件,用以支持SSL/TLS 协议的实现。官网:https://www.openssl.org/source/,其中有3个主要的用途:1、密码算法库(建立 RSA、DH、DSA key 参数,计算消息摘要,使用各种 Cipher加密/解密) 2、密钥和证书封装管理功能(建立 X.509 证书、证书签名请求(CSR)和CRLs(证书回收列表));3、SSL通信API接口(SSL/TLS 客户端以及服务器的测试,处理S/MIME 或者加密邮件)。

二、安装openssl(linux CentOS7 32位)

        如果使用的是unix操作系统,可能安装系统的时候,这个库就已经有且存在了。但是在使用前,需要注意下当前openssl的库的版本     

openssl version
OpenSSL 1.0.1 14 Mar 2012

        因为版本1.0.1是一个很重要的风水岭版本。因为1.0.1是第一个支持TLS1.1和1.2的版本。支持新的协议。操作系统的选择也很重要,比如Ubuntu 12.04 LTS,客户端不支持SSL2。这里安装以CentOS7系统为例:

A、 下载openssl库文件:https://www.openssl.org/source/  

B、将下载的压缩包放在根目录下,解压缩,进入解压缩文件(得到openssl-openssl-1.0.0文件夹)cd openssl-1.0.0

C、编译前配置openssl,执行命令:./config --prefix=/usr/local/openssl,其中 ( --prefix )参数为欲安装之目录,也就是安装后的档案会出现在该目录下。

D、编译openssl,执行命令: make install 

小插曲:安装openssl报错

1、问题描述:安装完成,查看版本信息的时候报错了,缺少一个库文件libssl.so.1.1。
[root@b6e4cbd27773 /usr/local/openssl/bin]# openssl version
      openssl: error while loading shared libraries: libssl.so.1.1: cannot open shared 

object file: No such file or directory
2、解决方法有依赖没装libssl。在/etc/ld.so.conf文件中写入openssl库文件的搜索路径,使用修改后的conf生效即可:
echo "/usr/local/lib64" >> /etc/ld.so.conf
ldconfig -v

三、使用openssl生成RSA密钥对

         使用openssl的私钥产生公钥前,需要了解以下几点:

1、key算法:openssl 支持生成RSA,DSA,ECDSA的密钥对,但是RSA是目前使用最普遍的。

2、Key长度:RSA的2048是公认较比较安全的key长度。

3、密码(Passphrase):在key上使用密码是一个可选值,但是一般都是强烈建议的(官网这样写的,实际项目中很多都没有设置口令),这样每次使用key文件时,都需要输入这个密码才能使用,增强了其安全性,但是随之而来的易用性也会变差。  

         使用genrsa命令来生成RSA key( 产生DSA其他算法的key文件,可以直接参考学习官网教程,在此处以常用的为例),2步骤能完成:

A、生成私钥:

         使用命令:openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048 。以下输入了为这个key值设置了密码,且密码使用aes128加密保存。

openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
....+++
...................................................................................+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for fd.key: ****************
Verifying - Enter pass phrase for fd.key: ****************

         这个key文件就是私钥文件。可以查看下文件内容:

 cat fd.key
-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
Proc-Type: 4,ENCRYPTED
DEK-Info: AES-128-CBC,01EC21976A463CE36E9DB59FF6AF689A

vERmFJzsLeAEDqWdXX4rNwogJp+y95uTnw+bOjWRw1+O1qgGqxQXPtH3LWDUz1Ym
mkpxmIwlSidVSUuUrrUzIL+V21EJ1W9iQ71SJoPOyzX7dYX5GCAwQm9Tsb40FhV/
[21 lines removed...]
4phGTprEnEwrffRnYrt7khQwrJhNsw6TTtthMhx/UCJdpQdaLW/TuylaJMWL1JRW
i321s5me5ej6Pr4fGccNOe7lZK+563d7v5znAx+Wo1C+F7YgF+g8LOQ8emC+6AVV
-----END RSA PRIVATE KEY-----       

 B、生成公钥:

         使用命令:openssl rsa -in fd.key -pubout -out fd-public.key

openssl rsa -in fd.key -pubout -out fd-public.key
Enter pass phrase for fd.key: ****************

         查看这个key文件,就是公钥:

 cat fd-public.key
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAnlccwQ9FRyJYHM8sFNsY
PUHJHJzhJdwcS7kBptutf/L6OvoEAzCVHi/m0qAA4QM5BziZgnvv+FNnE3sgE5pz
iovEHJ3C959mNQmpvnedXwfcOIlbrNqdISJiP0js6mDCzYjSO1NCQoy3UpYwvwj7
0ryR1F+abARehlts/Xs/PtX3VamrljiJN6JNgFICy3ZvEhLZEKxR7oob7TnyZDrj
IHxBbqPNzeiqLCFLFPGgJPa0cH8DdovBTesvu7wr/ecsf8CYyUCdEwGkZh9DKtdU
HFa9H8tWW2mX6uwYeHCnf2HTw0E8vjtOb8oYQxlQxtL7dpFyMgrpPOoOVkZZW/P0
NQIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----

四、获取权威机构颁发证书步骤

        获取权威机构颁发的证书,需要先得到私钥的key文件(.key),然后使用私钥的key文件生成sign req 文件(.csr),最后把csr文件发给权威机构,等待权威机构认证,认证成功后,会返回证书文件(.crt)。 

A:生成私钥key。

        与第二节使用openssl生成RSA密钥对的步骤A一致。使用命令:openssl genrsa -aes128 -out fd.key 2048 

B:私钥的key文件生成sign req 文件(.csr)

      生成csr文件时,需要填写一些关于待签人或者公司的一些信息,比如国家名,省份名,组织机构名,主机名,email名,有些信息可以不填写,使用.标识。

        使用命令:openssl req -new -key fd.key -out fd.csr。过程如下:           

$ openssl req -new -key fd.key -out fd.csr
Enter pass phrase for fd.key: ****************
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) [AU]:GB
State or Province Name (full name) [Some-State]:.
Locality Name (eg, city) []:London
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Feisty Duck Ltd
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:www.feistyduck.com
Email Address []:webmaster@feistyduck.com

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

 C、把csr文件发给权威机构,等待权威机构认证,交费获取证书即可。

五、OpenSSL生成root CA及签发证书

         有时候,使用SSL协议是自己内部服务器使用的,这时可以不必去找第三方权威的CA机构做证书,可以做自签证书(自己创建root CA(非权威))主要有以下三个步骤。

A:创建openssl.cnf在使用default-ca时需要使用的SSL的工作目录(第一次必须要设置)。

         1、查看openssl的配置文件:

openssl version -a
OpenSSL 1.0.1e-fips 17 Nov 2016
built on: Fri Nov 18 16:28:23 CST 2016
platform: linux-x86_64
options:  bn(64,64) md2(int) rc4(16x,int) des(idx,cisc,16,int) idea(int) blowfish(idx) 
compiler: gcc -fPIC -DOPENSSL_PIC -DZLIB -DOPENSSL_THREADS -D_REENTRANT -DDSO_DLFCN -DHAVE_DLFCN_H -DKRB5_MIT -m64 -DL_ENDIAN -DTERMIO -Wall -O2 -g -pipe -Wall -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -fexceptions -fstack-protector --param=ssp-buffer-size=4 -m64 -mtune=generic -Wa,--noexecstack -DPURIFY -DOPENSSL_IA32_SSE2 -DOPENSSL_BN_ASM_MONT -DOPENSSL_BN_ASM_MONT5 -DOPENSSL_BN_ASM_GF2m -DSHA1_ASM -DSHA256_ASM -DSHA512_ASM -DMD5_ASM -DAES_ASM -DVPAES_ASM -DBSAES_ASM -DWHIRLPOOL_ASM -DGHASH_ASM
OPENSSLDIR: "/etc/pki/tls"
engines:  rdrand dynamic 

         2、找到OPENSSLDIR: "/etc/pki/tls"的配置文件openssl.cnf

        根据配置文件下的[ CA_default ]节点默认值,创建对应文件夹和文件。

         按顺序在/etc/pki/CA下执行以下命令创建文件夹和文件:

        

        其中,certs:存放已颁发的证书;newcerts:存放CA指令生成的新证书;private:存放私钥;crl:存放已吊销的整数;index.txt:penSSL定义的已签发证书的文本数据库文件,这个文件通常在初始化的时候是空的;serial:证书签发时使用的序列号参考文件,该文件的序列号是以16进制格式进行存放的,该文件必须提供并且包含一个有效的序列号。

        执行完后,当前目录为:

[tt@SWEBMYVMM000210 /etc/pki/CA]$ll
total 20
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Mar 12 11:08 certs
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 crl
-rwxrwxrwx 1 root root    0 Mar 12 11:06 index.txt
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 newcerts
drwxrwxrwx 2 root root 4096 Nov 18  2016 private
-rwxrwxrwx 1 root root   33 Mar 12 11:12 serial
 小插曲:使用自签证书签名用户证书时报错,文件不存在

1、问题描述:

     openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key

     Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf

/etc/pki/CA/serial: No such file or directory
       error while loading serial number
       139996157081440:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:398:fopen('/etc/pki/CA/serial','r')
       139996157081440:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:400:
 2、问题解决:
如果不设置工作目录,后续第三步的最后一小步,使用openssl的ca命令产生用户的ca证书时会报错,创建openssl.cnf在使用default-ca时需要使用的SSL的工作目录即可。

 B:生成CA根证书(root ca证书)。

         步骤:生成CA私钥(.key)-->生成CA证书请求(.csr)-->自签名得到根证书(.crt)(CA给自已颁发的证书)。

# Generate CA private key   --->ca.key

openssl genrsa -out ca.key 2048   

# Generate CSR   --->ca.csr 

openssl req -new -key ca.key -out ca.csr  

# Generate Self Signed certificate(CA 根证书)  ---> ca.crt  

openssl x509 -req -days 365 -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt  

小插曲:直接根据key文件获取CA根证书的命令

方法:在得到key文件后,执行以下命令:
openssl req -new -x509 -days 365 -key fd.key -out fd.crt
如果不想填写那些注册信息,执行以下命令:
openssl req -new -x509 -days 365 -key fd.key -out fd.crt subj "/C=GB/L=London/O=Feisty Duck Ltd/CN=www.feistyduck.com

 C:用自签根证书 ca.crt  给用户证书签名。

          步骤:生成私钥(.key)-->生成证书请求(.csr)-->用CA根证书签名得到证书(.crt)

#  private key  --->server.key

openssl genrsa -out server.key 1024
# generate csr  --->server.csr

openssl req -new -key server.key -out server.csr
# generate certificate  --->server.crt 
openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key
小插曲:用CA根证书签名时报错,The mandatory stateOrProvinceName field was missing
1、问题描述: sudo openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf Check that the request matches the signature Signature ok The mandatory stateOrProvinceName field was missing 2、出现原因:openssl.cnf中CA policy有三个match,必须要填一样的,或者改成optional
3、解决方法:修改配置文件,修改后为:

  # For the CA policy
  [ policy_match ]
  countryName = optional
  stateOrProvinceName = optional
  organizationName = optional
  organizationalUnitName = optional
  commonName = supplied
  emailAddress = optional

D:证书的简单使用。

      把server.crt以及server.key保存在服务器端等待程序加载使用;把ca.key保存在客户端,如果客户端需要验证服务器端发的证书时使用。

六、遇到过的问题小结

问题1: 对服务器发送https请求失败,连上服务器之后,服务器返回为空。

            需求:测试桩实现转发功能,可以按需求处理数据,或者把数据转发给真实的目标环境处理,实现透传转发数据功能,现需要向目标url:https://10.202.2.222:12336/preSvr转发数据。

            测试后台服务器写的测试桩,更多的是写服务器端接收处理数据,因为现在桩需要实现透传功能,所以桩是客户端也是服务器端,于是引入了以前测试时使用的客户端,代码如下:


class HttpsClient(object):
def __init__(self, target_ip, target_port,pem_path):
self.ip = target_ip
self.port = target_port
self.pem_path = pem_path
self.ssl_content =self.get_pem(self.pem_path)

def get_pem(self,pem_path):
'''
:return: 获取content_ssl
'''
context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLSv1)
context.set_default_verify_paths()
context.verify_mode = ssl.CERT_NONE
# context.load_verify_locations(self.pem_path)
context.load_verify_locations('C:/Users/Administrator/PycharmProjects/untitled/test/loleina/ca.pem')
return context

def https_send(self,data,timeout=30):
'''
'''


package = self.__socket_send_recive( self.ssl_content ,data)
return package
# return self.__parse_response(package)

def __socket_send_recive(self,ssl_content, data,timeout=30):
'''

:param request: 需要发送的内容
:param type: 请求类型,https type=1 http type=0
:param timeout: 请求超时时间
:return: 收到的响应内容
'''

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.settimeout(timeout)
connect_sock = ssl_content.wrap_socket(sock)
connect_sock.connect((self.ip,int(self.port)))
connect_sock.send(data)

BUFLEN = 1024
package = ''
while True:
buf = connect_sock.recv(BUFLEN)
package += buf
# chunked
if package.find('Transfer-Encoding: chunked') > 0:
#print 'chunked'
ls = package.strip().split('\r\n');
if ls[-1].strip() == '0':
break;
else:
head, body, blength = self.__analyze_package(package);
# 如果没有分解出head部分,说明返回的不是标准的http协议
if head is None:
print 'header is None'
if len(buf) < BUFLEN:
break;
# 100-continue
elif head.find('Expect: 100-continue') > 0:
print 'Expect: 100-continue'
if len(body) >= blength:
package = package.replace('Expect: 100-continue\r\n', '');
break;
else:
if len(buf) < BUFLEN:
connect_sock.send('HTTP/1.1 100 Continue\r\n\r\n')
else:
pass;
else:
# 如果head中没有content-length,
if blength == -1:
if len(buf) < BUFLEN:
break;
else:
if len(body) >= blength:
break;

return package

def __analyze_package(self, package):
'''

:param package: 收到的socket响应包
:return: 按照http协议解析出来的(head,body,body长度字段)
'''

idx = package.find('\r\n\r\n');
# 如果没有发现分隔行,返回None
if idx < 0:
return (None, None, None);
head = package[:idx];
body = package[idx + 4:];
blength = -1;
# 分析body长度
for ln in head.split('\r\n'):
if ln.find('Content-Length') == 0:
blength = ln.replace('Content-Length:', '').strip();
break;
return (head, body, int(blength))
 

   调用后,就一直收不到真实环境的返回,抓包分析发现3次握手能建立,但是之后服务器端就断开了与客户端的连接。后面换了一个httplib库, httplib.HTTPSConnection获取httpClient后,调用 httpClient.request(method='POST', url=url.path, body=params, headers=headers)调用成功。对比了下2次调用的不同点,更多的不同在发包的时候request有写出资源路径/preSvr,而之前的没写。下面是关键代码段:

url = urlparse(url_str)

        httpClient = httplib.HTTPSConnection(url.hostname + ':' + str(url.port))
        httpClient.host = url.hostname
        httpClient.port = url.port
        httpClient.key_file = ''
        httpClient.cert_file = ''

        sock = socket.create_connection((httpClient.host, httpClient.port))
        httpClient.sock = ssl.wrap_socket(sock, httpClient.key_file, httpClient.cert_file,ssl_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1_2)
        httpClient.request(method='POST', url=url.path, body=params, headers=headers)
        response = httpClient.getresponse().read()

问题2:服务器端返回报文乱码。双方约定好的编码格式就是utf-8,服务器端都正常返回了,客户端收到的数据就是乱码....

      当时尝试了各种转码的方法一直都有问题,后面带着问题百度查了下尝试从其他角度来分析问题,后面果然问题是服务器端返回的数据是压缩的,客户端接收到数据后需要解压。

compressedstream = StringIO.StringIO(returnData)
gziper = gzip.GzipFile(fileobj=compressedstream)
returnData = gziper.read()   

      而之所以返回压缩格式是因为请求包的头文件里有设置Accept-Encoding: deflate, gzip,这条信息代表本地可以接收压缩格式的数据,而服务器在处理时就将大文件压缩再发回客户端。

posted @ 2018-03-12 14:57  loleina  阅读(27479)  评论(0编辑  收藏  举报