基于 OpenSSL 生成自签名证书

PKI、CA、SSL、TLS、OpenSSL几个概念

PKI 和 CA

PKI 就是 Public Key Infrastructure 的缩写，翻译过来就是公开密钥基础设施。它是利用公开密钥技术所构建的，解决网络安全问题的，普遍适用的一种基础设施。

PKI 是目前唯一的能够基本全面解决安全问题的可能的方案。 PKI 通过电子证书以及管理这些电子证书的一整套设施，维持网络世界的秩序；通过提供一系列的安全服务，为网络电子商务、电子政务提供有力的安全保障。

通俗点说 PKI 就是一整套安全相关标准，然后基于这套标准体系衍生一系列安全相关的产品，主要目的是保证数据在网络上安全、可靠地传输。

PKI 主要由以下组件组成：

认证中心 CA(证书签发) ;
X.500目录服务器(证书保存) ;
具有高强度密码算法(SSL)的安全WWW服务器(即配置了 HTTPS 的 apache) ;
Web(安全通信平台): Web 有 Web Client 端和 Web Server 端两部分
自开发安全应用系统自开发安全应用系统是指各行业自开发的各种具体应用系统，例如银行、证券的应用系统等。

CA 是 PKI 的”核心”，即数字证书的申请及签发机关，CA 必须具备权威性的特征，它负责管理 PKI 结构下的所有用户(包括各种应用程序)的证书，把用户的公钥和用户的其他信息捆绑在一起，在网上验证用户的身份，CA 还要负责用户证书的黑名单登记和黑名单发布。

CA 实现了 PKI 中一些很重要的功能：

接收验证最终用户数字证书的申请；
确定是否接受最终用户数字证书的申请-证书的审批；
向申请者颁发、拒绝颁发数字证书-证书的发放；
接收、处理最终用户的数字证书更新请求-证书的更新；
接收最终用户数字证书的查询、撤销；
产生和发布证书废止列表(CRL)；
数字证书的归档；
密钥归档；
历史数据归档；

在这么多功能中，CA 的核心功能就是”发放”和”管理”数字证书：
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SSL 和 TLS

SSL 和 TLS 协议是介于 HTTP 协议与 TCP 之间的一个可选层，主要用于 Web 客户端和服务器之间进行数据的安全传输：
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SSL: Secure Socket Layer，安全套接字层），为Netscape所研发，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取。当前版本为3.0。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。SSL协议位于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协议可分为两层：
SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。
SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。
TLS: (Transport Layer Security，传输层安全协议)，用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。
TLS 1.0是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）制定的一种新的协议，它建立在SSL 3.0协议规范之上，是SSL 3.0的后续版本，可以理解为SSL 3.1，它是写入了 RFC 的。该协议由两层组成： TLS 记录协议（TLS Record）和 TLS 握手协议（TLS Handshake）。较低的层为 TLS 记录协议，位于某个可靠的传输协议（例如 TCP）上面。

SSL/TLS协议提供的服务主要有：

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；
加密数据以防止数据中途被窃取；
维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变；

OpenSSL

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OpenSSL 是一个开源的加密工具包，主要包括如下三部分：

libssl (with platform specific naming):
Provides the client and server-side implementations for SSLv3 and TLS.
libcrypto (with platform specific naming):
Provides general cryptographic and X.509 support needed by SSL/TLS but
not logically part of it.

openssl:
A command line tool that can be used for:

Creation of key parameters
Creation of X.509 certificates, CSRs and CRLs
Calculation of message digests
Encryption and decryption
SSL/TLS client and server tests
Handling of S/MIME signed or encrypted mail
And more...

使用 OpenSSL 生产自签名 SSL 证书过程

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以下为 Centos7 环境下生成自签名 SSL 证书的具体过程：

修改 openssl 配置文件

vi /etc/pki/tls/openssl.cnf
# match 表示后续生成的子证书的对应项必须和创建根证书时填的值一样，否则报错。以下配置只规定子证书的 countryName 必须和根证书一致。
[ policy_match ] 段配置改成如下：
countryName             = match
stateOrProvinceName     = optional
organizationName        = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName              = supplied
emailAddress            = optional

在服务器 pki 的 CA 目录下新建两个文件

1	cd /etc/pki/CA && touch index.txt serial && echo 01 > serial

生成 CA 根证书密钥

1	cd /etc/pki/CA/ && openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048 && chmod 400 private/cakey.pem

生成根证书（根据提示输入信息，除了 Country Name 选项需要记住的，后面的随便填）
1
openssl req -new -x509 -key private/cakey.pem -out cacert.pem
生成密钥文件
1
openssl genrsa -out nginx.key 2048
生成证书请求文件（CSR）:
A. 根据提示输入信息，除了 Country Name 与前面根证书一致外，其他随便填写
B. Common Name 填写要保护的域名，比如：*.qhh.me
1
openssl req -new -key nginx.key -out nginx.csr

使用 openssl 签署 CSR 请求，生成证书

openssl ca -in nginx.csr -cert /etc/pki/CA/cacert.pem -keyfile /etc/pki/CA/private/cakey.pem -days 365 -out nginx.crt

参数项说明：
-in: CSR 请求文件
-cert: 用于签发的根 CA 证书
-keyfile: 根 CA 的私钥文件
-days: 生成的证书的有效天数
-out: 生成证书的文件名

至此自签名证书生成完成，最终需要：nginx.key 和 nginx.crt

配置 Nginx 使用自签名证书

server {
        listen  80;
        server_name     domain;
        return  301     https://$host$request_uri;
}
server {
        listen  443 ssl;
        ssl_certificate       ssl/nginx.crt; # 前面生成的 crt 证书文件
        ssl_certificate_key   ssl/nginx.key; # 前面生成的证书私钥
        server_name     domain;
        location / {
            root /var/www-html;
            index  index.html;
        }
}