利用openssl构建根证书-服务器证书-客户证书

OpenSSL功能远胜于KeyTool,可用于根证书,服务器证书和客户证书的管理

一.构建根证书

1.构建根证书前,需要构建随机数文件(.rand),完整命令如

openssl rand -out private/.rand 1000
rand       随机数命令。这里将随机数文件输出到private目录下。
-out      输出文件路径,
这里的参数1000,指定来产生伪随机字节数

2.构建根证书私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/ca.key.pem 2048

3.生成根证书签发申请

完成密钥构建操作后,我们需要生成根证书签发申请文件(ca.csr),完整命令如代码

openssl req -new -key private/ca.key.pem -out private/ca.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=*.lesaas.cn"
req          产生证书签发申请命令
-new         表示新请求
-key         密钥,这里为private/ca.key.pem文件
-out         输出路径,这里为private/ca.csr文件
-subj        指定用户信息。这里使用泛域名"*.lesaas.cn"

得到根证书签发申请文件后,我们可以将其发生给CA机构签发,当然我们也可以自行签发根证书。

4.签发根证书(自行签发根证书)

openssl x509 -req -days 10000 -sha1 -extensions v3_ca -signkey private/ca.key.pem -in private/ca.csr -out certs/ca.cer
x509        签发X.509格式证书命令。
-req        表示证书输入请求。
-days       表示有效天数,这里为10000天。
-shal       表示证书摘要算法,这里为SHA1算法。
-extensions 表示按OpenSSL配置文件v3_ca项添加扩展。
-signkey    表示自签名密钥,这里为private/ca.key.pem。
-in         表示输入文件,这里为private/ca.csr。
-out        表示输出文件,这里为certs/ca.cer。

OpenSSL产生的数据证书不能再JAVA语言环境中直接使用,需要将其转化为PKCS#12编码格式。
完整命令如代码

5.根证书转化

openssl pkcs12 -export -cacerts -inkey private/ca.key.pem -in certs/ca.cer -out certs/ca.p12
pkcs12          PKCS#12编码格式证书命令。
-export         表示导出证书。
-cacerts        表示仅导出CA证书。
-inkey          表示输入密钥,这里为private/ca.key.pem
-in             表示输入文件,这里为certs/ca.cer
-out            表示输出文件,这里为certs/ca.p12

个人信息交换文件(PKCS#12) 可以作为密钥库或信任库使用,我们可以通过KeyTool查看密钥库的详细信息。

6.查看密钥库信息

keytool -list -keystore d:/CA/certs/ca.p12 -storetype pkcs12 -v -storepass 123456

注意,这里参数-storetype值为“pkcs12”。
我们已经构建了根证书(ca.cer),我们可以使用根证书签发服务器证书和客户证书。

二.构建服务器证书

服务器证书的构建与根证书构建相似,首先需要构建私钥。

1.构建服务器私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/server.key.pem 2048
genrsa       产生RSA密钥命令。
-aes256      使用AES算法(256位密钥)对产生的私钥加密。可选算法包括DES,DESede,IDEA和AES。
-out         输出路径,这里指private/server.key.pem。
这里的参数2048,指RSA密钥长度位数,默认长度为512位。

2.生成服务器证书签发申请

openssl req -new -key private/server.key.pem -out private/server.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=www.lesaas.cn"
req          产生证书签发申请命令
 -new         表示新请求。
 -key         密钥,这里为private/ca.key.pem文件
 -out         输出路径,这里为private/ca.csr文件
 -subj        指定用户信息,这里使用域名“www.lesaas.cn”作为用户名。

我们已经获得了根证书,可以使用根证书签发服务器证书。

3.签发服务器证书

openssl x509 -req -days 3650 -sha1 -extensions v3_req -CA certs/ca.cer -CAkey private/ca.key.pem -CAserial ca.srl -CAcreateserial -in private/server.csr -out 
certs/server.cer
x509           签发X.509格式证书命令。
-req           表示证书输入请求。
-days          表示有效天数,这里为3650天。
-sha1          表示证书摘要算法,这里为SHA1算法。
-extensions    表示按OpenSSL配置文件v3_req项添加扩展。
-CA            表示CA证书,这里为certs/ca.cer
-CAkey         表示CA证书密钥,这里为private/ca.key.pem
-CAserial      表示CA证书序列号文件,这里为ca.srl
-CAcreateserial表示创建CA证书序列号
-in            表示输入文件,这里为private/server.csr
-out           表示输出文件,这里为certs/server.cer

这里我们同样需要将OpenSSL产生的数子证书转化为PKCS#12编码格式。完整命令如下

4.服务器证书转换

openssl pkcs12 -export -clcerts -inkey private/server.key.pem -in certs/server.cer -out certs/server.p12
pkcs12         PKCS#12编码格式证书命令。
 -export        表示导出证书。
 -clcerts       表示仅导出客户证书。
 -inkey         表示输入文件,这里为private/server.key.pem
 -in            表示输入文件,这里为certs/ca.cer
 -out           表示输出文件,这里为certs/server.p12

我们已经构建了服务器证书(server.cer),并可使用该证书构建基于单向认证网络

三.构建客户证书

客户证书的构建与服务器证书构建基本一致,首先需要构建私钥。

1.产生客户私钥

openssl genrsa -aes256 -out private/client.key.pem 2048
genrsa         产生RSA密钥命令
-aes256        使用AES算法(256为密钥)对产生的私钥加密。可选算法包括DES,DESede,IDEA和AES。
 -out           输出路径,这里指private/client.key.pem
这里的参数2048,指RSA密钥长度位数,默认长度为512位

完成客户证书密钥构建后,我们需要产生客户证书签发申请

2.生成客户证书签发申请

openssl req -new -key private/client.key.pem -out private/client.csr -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BJ/O=lesaas/OU=lesaas/CN=lesaas"
req            产生证书签发申请命令
-new           表示新的请求。
-key           密钥,这里为private/client.csr文件
-subj          指定用户信息,这里使用“lesaas”作为用户名

我们已经获得了根证书,可以使用根证书签发客户证书(client.cer)

3.签发客户证书

openssl ca -days 3650 -in private/client.csr -out certs/client.cer -cert certs/ca.cer -keyfile private/ca.key.pem
ca            签发证书命令
-days         表示证书有效期,这里为3650天。
-in           表示输入文件,这里为private/client.csr
-out          表示输出文件,这里为certs/server.cer
-cert         表示证书文件,这里为certs/ca.cer
-keyfile      表示根证书密钥文件,这里为private/ca.key.pem

最后,我们需要将获得客户证书转化Java语言可以识别的PKCS#12编码格式。

4.客户证书转换

openssl pkcs12 -export -inkey private/client.key.pem -in certs/client.cer -out certs/client.p12
pkcs12       PKCS#12编码格式证书命令、
-export      表示导出证书
-clcerts     表示仅导出客户证书。
-inkey       表示输入密钥,这里为private/client.key.pem
-in          表示输入文件,这里为certs/client.cer
-out         表示输出文件,这里为certs/client.p12

至此,我们完成了双向认证的所需的全部证书。

数字证书是公钥的载体,而密钥库可以包含公钥、私钥信息。 
JKS和PKCS#12都是比较常用的两种密钥库格式/标准。对于前者,搞Java开发,尤其是接触过HTTPS平台的朋友,并不陌生。JKS文件(通常为*.jks或*.keystore,扩展名无关)可以通过Java原生工具——KeyTool生成;而后者PKCS#12文件(通常为*.p12或*.pfx,意味个人信息交换文件),则是通过更为常用的OpenSSL工具产生。 
当然,这两者之间是可以通过导入/导出的方式进行转换的!当然,这种转换需要通过KeyTool工具进行! 
回归正题,计费同事遇到一个难题:合作方交给他们一个*.pfx文件,需要他们从中提取密钥,然后进行加密交互。其实,通过Java直接操作密钥库文件(或个人信息交换文件)对于一般Java开发人员来说,这都是个冷门。不接触数字安全,根本不知所云。况且,Java原生的密钥库文件格式为JKS,如何操作*.pfx文件?密钥库操作需要获知密钥库别名,*.pfx别名是什么?!接下来就解决这些问题!

(PKCS#12是base64编码的)

方案:

通过keytool密钥库导入命令importkeystore,将密钥库格式由PKCS#12转换为JKS。
检索新生成的密钥库文件,提取别名信息。
由密钥库文件导出数字证书(这里将用到别名)。
通过代码提取公钥/私钥、签名算法等
先看格式转换: 
Cmd代码  收藏代码
echo 格式转换  
keytool -importkeystore -v  -srckeystore zlex.pfx -srcstoretype pkcs12 -srcstorepass 123456 -destkeystore zlex.keystore -deststoretype jks -deststorepass 123456  
-importkeystore导入密钥库,通过格式设定,我们可以将PKCS#12文件转换为JKS格式。 
-v显示详情 
-srckeystore源密钥库,这里是zlex.pfx 
-srcstoretype源密钥库格式,这里为pkcs12 
-srcstorepass源密钥库密码,这里为123456 
-destkeystore目标密钥库,这里为zlex.keystore 
-deststoretype目标密钥库格式,这里为jks,默认值也如此 
-deststorepass目标密钥库密码,这里为123456 
通过这个操作,我们能够获得所需的密钥库文件zlex.keystore。 
这时,我们已经获得了密钥库文件,只要确定对应的别名信息,就可以提取公钥/私钥,以及数字证书,进行加密交互了! 
Cmd代码  收藏代码
echo 查看证书  
keytool -list -keystore zlex.keystore -storepass 123456 -v  
-list列举密钥库
-keystore密钥库,这里是zlex.keystore
-storepass密钥库密码,这里是123456
-v显示详情
现在,我们把证书导出! 
Cmd代码  收藏代码
echo 导出证书  
keytool -exportcert -alias 1 -keystore zlex.keystore -file zlex.crt -storepass 123456  
-exportcert导出证书
-alias别名,这里是1
-keystore密钥库,这里是zlex.keystore
-file证书文件,这里是zlex.crt
-storepass密钥库密码,这里是123456

现在证书也导出了,我们可以提取公钥/私钥,进行加密/解密,签名/验证操作了!当然,即便没有证书,我们也能够通过密钥库(JKS格式)文件获得证书,以及公钥/私钥、签名算法等。

服务端JKS

keytool -import -v -trustcacerts -storepass 123456 -alias server -file server-cert.cer -keystore
server.jks

客户端jks:

keytool -import -v -trustcacerts -storepass 123456 -alias client -file client-cert.cer -keystore
client.jks