在Linux下如何根據域名自簽發OpenSSL證書與常用證書轉換

LightZhang666發表於2020-10-11

在Linux下如何根據域名自簽發各種SSL證照,這裡我們以Apache、Tomcat、Nginx為例。

openssl自簽發泛域名(萬用字元)證照

首先要有openssl工具,如果沒有那麼使用如下命令安裝:

yum install -y openssl openssl-devel

修改openssl.cnf配置檔案

具體修改如下

[root@docker02 ~]# vim /etc/pki/tls/openssl.cnf
[ req ]
………………
# 將如下配置的註釋放開
req_extensions = v3_req # The extensions to add to a certificate request
………………
[ v3_req ]

# Extensions to add to a certificate request

basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
# 新增如下行
subjectAltName = @SubjectAlternativeName

# 同時增加如下資訊
[SubjectAlternativeName]
DNS.1 = zhangbook.com
DNS.2 = *.zhangbook.com

說明:本次我們以 *.zhangbook.com 泛域名為例。

建立根證照

[root@docker02 ssl]# pwd
/root/software/ssl
[root@docker02 ssl]# 
## 建立CA私鑰
[root@docker02 ssl]# openssl genrsa -out CA.key 2048
## 製作CA公鑰
[root@docker02 ssl]# openssl req -sha256 -new -x509 -days 36500 -key CA.key -out CA.crt -config /etc/pki/tls/openssl.cnf 
………………
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:BJ
Locality Name (eg, city) [Default City]:BeiJing
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:BTC
Organizational Unit Name (eg, section) []:MOST
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:Light Zhang   # 這裡就是證照上的:頒發者
Email Address []:ca@test.com

當然上述的公鑰製作方式需要互動式輸入資訊,如果不想頻繁輸入,那麼可以使用如下命令:

## 免互動式製作CA公鑰
openssl req -sha256 -new -x509 -days 36500 -key CA.key -out CA.crt -config /etc/pki/tls/openssl.cnf -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BeiJing/O=BTC/OU=MOST/CN=Light Zhang/emailAddress=ca@test.com"

subj內容詳解:

C             = Country Name (2 letter code)
ST            = State or Province Name (full name)
L             = Locality Name (eg, city) [Default City]
O             = Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]
OU            = Organizational Unit Name (eg, section)
CN            = Common Name (eg, your name or your server's hostname)
emailAddress  = Email Address

此時的的檔案有:

[root@docker02 ssl]# ll
total 32
-rw-r--r-- 1 root root 1387 Oct  2 10:25 CA.crt
-rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:04 CA.key

自簽發泛域名證照

操作步驟為:

  1. 生成域名私鑰
  2. 生成證照籤發請求檔案
  3. 使用自簽署的CA,生成域名公鑰

具體如下:

### 當前目錄 /root/software/ssl
# 生成 zhangbook.com.key 金鑰
openssl genrsa -out zhangbook.com.key 2048
# 生成 zhangbook.com.csr 證照籤發請求  互動式
openssl req -new -sha256 -key zhangbook.com.key -out zhangbook.com.csr -config /etc/pki/tls/openssl.cnf
………………
##### 產生的互動式內容與填寫如下
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:BJ
Locality Name (eg, city) [Default City]:BeiJing
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:BTC
Organizational Unit Name (eg, section) []:MOST
Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:*.zhangbook.com   # 這裡就是證照上的:頒發給
Email Address []:ca@test.com

Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:123456
An optional company name []:BTC
………………
# 生成 zhangbook.com.csr 證照籤發請求  非互動式
openssl req -new -sha256 -key zhangbook.com.key -out zhangbook.com.csr -config /etc/pki/tls/openssl.cnf -subj "/C=CN/ST=BJ/L=BeiJing/O=BTC/OU=MOST/CN=*.zhangbook.com/emailAddress=ca@test.com"

PS1:上面的Common Name 就是在這步填寫 *.zhangbook.com ,表示的就是該證照支援泛域名,common name一定要在SubjectAlternativeName中包含

PS2:進行CA簽名獲取證照時,需要注意國家、省、單位需要與CA證照相同,否則會報異常

檢視簽名請求檔案資訊

openssl req -in zhangbook.com.csr -text

使用自簽署的CA,簽署zhangbook.com.crt

openssl ca -in zhangbook.com.csr -md sha256 -days 36500 -out zhangbook.com.crt -cert CA.crt -keyfile CA.key -extensions v3_req -config /etc/pki/tls/openssl.cnf

這裡證照有效時間為100年。

PS1:即便是你前面是sha256的根證照和sha256的請求檔案,如果這裡不加 -md sha256,那麼預設是按照sha1進行簽名的

PS2:在執行時,可能出現如下錯誤

異常問題1:

Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
/etc/pki/CA/index.txt: No such file or directory
unable to open '/etc/pki/CA/index.txt'
140652962035600:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:402:fopen('/etc/pki/CA/index.txt','r')
140652962035600:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:404:

在這裡插入圖片描述

處理:這時我們建立該檔案即可

touch /etc/pki/CA/index.txt

異常問題2:

然後我們繼續使用 【自簽署的CA,簽署zhangbook.com.crt】;結果又出現新問題

Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
/etc/pki/CA/serial: No such file or directory
error while loading serial number
140087163742096:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:402:fopen('/etc/pki/CA/serial','r')
140087163742096:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:404:

在這裡插入圖片描述

處理:使用如下命令即可。表示:用來跟蹤最後一次頒發證照的序列號。

echo "01" > /etc/pki/CA/serial

之後我們再次執行 【自簽署的CA,簽署zhangbook.com.crt 】 就正常了。詳情如下:

[root@docker02 ssl]# openssl ca -in zhangbook.com.csr -md sha256 -days 36500 -out zhangbook.com.crt -cert CA.crt -keyfile CA.key -extensions v3_req -config /etc/pki/tls/openssl.cnf
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: Oct  2 03:42:39 2020 GMT
            Not After : Sep  8 03:42:39 2120 GMT
        Subject:
            countryName               = CN
            stateOrProvinceName       = BJ
            organizationName          = BTC
            organizationalUnitName    = MOST
            commonName                = *.zhangbook.com
            emailAddress              = ca@test.com
        X509v3 extensions:
            X509v3 Basic Constraints: 
                CA:FALSE
            X509v3 Key Usage: 
                Digital Signature, Non Repudiation, Key Encipherment
            X509v3 Subject Alternative Name: 
                DNS:zhangbook.com, DNS:*.zhangbook.com
Certificate is to be certified until Sep  8 03:42:39 2120 GMT (36500 days)
Sign the certificate? [y/n]:y <== 需要輸入的


1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y <== 需要輸入的
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated

說明:此時我們再看,/etc/pki/CA/index.txt/etc/pki/CA/serial 檔案資訊。如下:

[root@docker02 ~]# cat /etc/pki/CA/index.txt
V	21200908034239Z		01	unknown	/C=CN/ST=BJ/O=BTC/OU=MOST/CN=*.zhangbook.com/emailAddress=ca@test.com
[root@docker02 ~]# 
[root@docker02 ~]# cat /etc/pki/CA/serial
02

由上可知:域名簽署資訊已經儲存到index.txt檔案;並且證照序列serial檔案已經更新【從01變為了02】。

PS:

  1. 同一個域名不能簽署多次;由於簽署了*.zhangbook.com,且已經被記錄,因此不能再次被簽署。除非刪除該記錄。
  2. 注意index.txt檔案和serial檔案的關係。serial檔案內容為index.txt檔案內容行數加1。

檢視證照資訊

openssl x509 -in zhangbook.com.crt -text

驗證簽發證照是否有效

[root@docker02 ssl]# openssl verify -CAfile CA.crt zhangbook.com.crt
zhangbook.com.crt: OK

此時的檔案有:

[root@docker02 ssl]# ll
total 32
-rw-r--r-- 1 root root 1387 Oct  2 10:25 CA.crt
-rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:04 CA.key
-rw-r--r-- 1 root root 4364 Oct  2 11:42 zhangbook.com.crt
-rw-r--r-- 1 root root 1151 Oct  2 10:48 zhangbook.com.csr
-rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:44 zhangbook.com.key

此時我們已經完成自簽發證照。

證照格式轉換

實際工作和生產環境中,可能需要各種各樣的證照格式。下面我們將證照轉換為常用的其他證照格式。

將crt轉pem格式

命令如下:

openssl x509 -in zhangbook.com.crt -out zhangbook.com.pem -outform PEM

生成 p12 格式的證照

利用生成的CA根證照和服務證照的crt 和 key 檔案生成 p12 檔案

openssl pkcs12 -export -in zhangbook.com.crt -inkey zhangbook.com.key -passin pass:CS2i1QkR -name *.zhangbook.com -chain -CAfile CA.crt -password pass:CS2i1QkR -caname *.zhangbook.com -out zhangbook.com.p12

PS:p12證照的password為CS2i1QkR

檢視p12證照資訊【keytool命令依賴於Java,因此需要先安裝Java】

[root@docker02 ssl]# keytool -rfc -list -keystore zhangbook.com.p12 -storetype pkcs12  
Enter keystore password:   <== 輸入:CS2i1QkR
Keystore type: PKCS12
Keystore provider: SunJSSE

Your keystore contains 1 entry
………………

轉換 p12 證照為 jks 證照檔案

使用jdk keytool工具進而生成tomcat/jboss端使用的證照檔案【需要安裝 Java】。

具體如下:

[root@docker02 ssl]# keytool -importkeystore -srckeystore zhangbook.com.p12 -srcstoretype PKCS12 -deststoretype JKS -destkeystore zhangbook.com.jks
Importing keystore zhangbook.com.p12 to zhangbook.com.jks...
Enter destination keystore password:  <== 輸入 jks 證照的密碼,如:CS2i1QkR
Re-enter new password: <== 重複輸入 jks 證照的密碼,如:CS2i1QkR
Enter source keystore password:  <== 輸入 p12 證照的密碼,這裡是:CS2i1QkR
Entry for alias *.zhangbook.com successfully imported.
Import command completed:  1 entries successfully imported, 0 entries failed or cancelled

Warning:
The JKS keystore uses a proprietary format. It is recommended to migrate to PKCS12 which is an industry standard format using "keytool -importkeystore -srckeystore zhangbook.com.jks -destkeystore zhangbook.com.jks -deststoretype pkcs12".

PS:p12證照和jks證照的密碼相同,防止出現各種異常情況。

利用 jks 證照生成 cer 證照

具體如下

keytool -export -alias *.zhangbook.com -keystore zhangbook.com.jks -storepass CS2i1QkR -file zhangbook.com.cer

-storepass CS2i1QkR 為jks證照密碼

利用 cer 證照檔案生成 jdk 所使用的檔案

具體如下

keytool -import -alias *.zhangbook.com -keystore cacerts -file zhangbook.com.cer

目前存在檔案說明

[root@docker02 ssl]# pwd
/root/software/ssl
[root@docker02 ssl]# 
[root@docker02 ssl]# ll
total 52
-rw-r--r-- 1 root root 1018 Oct  2 14:24 cacerts ## jdk 所使用的檔案
-rw-r--r-- 1 root root 1387 Oct  2 10:25 CA.crt  ## CA公鑰
-rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:04 CA.key  ## CA私鑰
-rw-r--r-- 1 root root  946 Oct  2 14:21 zhangbook.com.cer  ## cer證照
-rw-r--r-- 1 root root 4364 Oct  2 11:42 zhangbook.com.crt  ## zhangbook.com域名 CA簽發公鑰
-rw-r--r-- 1 root root 1151 Oct  2 10:48 zhangbook.com.csr  ## zhangbook.com域名 證照籤發請求
-rw-r--r-- 1 root root 3303 Oct  2 14:13 zhangbook.com.jks  ## jks證照
-rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:44 zhangbook.com.key  ## zhangbook.com域名 私鑰
-rw-r--r-- 1 root root 3716 Oct  2 14:02 zhangbook.com.p12  ## p12格式證照
-rw-r--r-- 1 root root 1338 Oct  2 13:56 zhangbook.com.pem  ## zhangbook.com域名 PEM檔案

SSL證照使用

修改本地Windows的hosts檔案,用於域名解析

檔案位置:C:\WINDOWS\System32\drivers\etc\hosts   追加如下資訊
# zhangbook.com
172.16.1.32    www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com

其中172.16.1.32為測試使用的Linux機器,後面會部署WEB服務。由於自簽發的是泛域名證照,因此可以有多個二級域名。

後面訪問的時候,既可以使用域名訪問,也可以使用IP訪問。【推薦】使用域名訪問。

Apache服務的SSL證照使用

1、將Apache httpd用到的證照拷貝到指定目錄

[root@docker02 ssl]# pwd
/root/software/ssl
[root@docker02 ssl]# 
[root@docker02 ssl]# cp -a zhangbook.com.crt zhangbook.com.key zhangbook.com.pem /etc/pki/tls/certs

2、在Linux機器安裝httpd服務並新增ssl外掛

yum install -y httpd
yum install -y mod_ssl openssl    # 執行後,會增加 /etc/httpd/conf.d/ssl.conf 檔案

3、在httpd新增SSL配置

[root@docker02 conf.d]# pwd
/etc/httpd/conf.d
[root@docker02 conf.d]# 
[root@docker02 conf.d]# vim ssl.conf
<VirtualHost _default_:443>
# General setup for the virtual host, inherited from global configuration
#DocumentRoot "/var/www/html"
………………
# 修改如下3行
SSLCertificateFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.crt
SSLCertificateKeyFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.key
# 如下行可以註釋掉,也可以取消註釋
#SSLCertificateChainFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.pem
………………
</VirtualHost>

4、向VirtualHost的預設目錄新增檔案

echo "Apache web" > /var/www/html/index.html

5、啟動httpd服務

systemctl start httpd

6、瀏覽器訪問

https://172.16.1.32/
https://www.zhangbook.com/
https://blog.zhangbook.com 
https://auth.zhangbook.com 

在這裡插入圖片描述
在這裡插入圖片描述
在這裡插入圖片描述

7、驗證完畢,停止httpd服務

systemctl stop httpd

Nginx服務的SSL證照使用

1、在Linux機器安裝nginx服務

yum install -y nginx

通過 nginx -V 可見,--with-http_ssl_module 已安裝。

2、將nginx用到的證照拷貝到指定目錄

[root@docker02 ssl]# pwd
/root/software/ssl
[root@docker02 ssl]# 
[root@docker02 ssl]# cp -a zhangbook.com.key zhangbook.com.crt /etc/nginx/cert

3、在nginx新增SSL配置

[root@docker02 nginx]# pwd
/etc/nginx
[root@docker02 nginx]# 
[root@docker02 nginx]# vim nginx.conf
………………
    server {
        listen       80;
        listen       [::]:80;
        server_name  www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com;
        return 301 https://$server_name$request_uri;
    }

# Settings for a TLS enabled server.
    server {
        listen       443 ssl http2 default_server;
        listen       [::]:443 ssl http2 default_server;
        server_name  www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com;
        root         /usr/share/nginx/html;

        ssl_certificate "/etc/nginx/cert/zhangbook.com.crt";
        ssl_certificate_key "/etc/nginx/cert/zhangbook.com.key";
        ssl_session_cache shared:SSL:1m;
        ssl_session_timeout  10m;
        ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
        ssl_prefer_server_ciphers on;

        # Load configuration files for the default server block.
        include /etc/nginx/default.d/*.conf;

        location / {
          index  index.html index.htm;
        }
    }
………………

4、向WEB站點新增html檔案

echo "Nginx web" > /usr/share/nginx/html/index.html

5、啟動nginx服務

systemctl start nginx.service

6、瀏覽器訪問

https://www.zhangbook.com/
https://blog.zhangbook.com 
https://auth.zhangbook.com 

在這裡插入圖片描述

在這裡插入圖片描述

7、驗證完畢,停止nginx服務

systemctl stop nginx

Tomcat服務的SSL證照使用

1、下載Tomcat。

[root@docker02 App]# pwd
/root/App
[root@docker02 App]# 
[root@docker02 App]# wget https://mirrors.bfsu.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.58/bin/apache-tomcat-8.5.58.tar.gz
[root@docker02 App]# 
[root@docker02 App]# tar xf apache-tomcat-8.5.58.tar.gz
### 檢視Java版本資訊
[root@docker02 App]# java -version
java version "1.8.0_231"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_231-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.231-b11, mixed mode)
### 檢視Tomcat版本資訊
[root@docker02 bin]# pwd
/root/App/apache-tomcat-8.5.58/bin
[root@docker02 bin]# 
[root@docker02 bin]# ./version.sh
………………

2、將Tomcat用到的證照拷貝到指定目錄

[root@docker02 ssl]# pwd
/root/software/ssl
[root@docker02 ssl]# 
[root@docker02 ssl]# cp -a zhangbook.com.jks /root/App/apache-tomcat-8.5.58/conf/cert/

3、在Tomcat新增SSL配置

[root@docker02 conf]# pwd
/root/App/apache-tomcat-8.5.58/conf
[root@docker02 conf]# 
[root@docker02 conf]# vim server.xml
………………
    <Connector port="80" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="443" />
………………
### 其中Connector標籤中的子標籤 SSLHostConfig 已去掉
    <Connector port="443" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
               maxThreads="600" SSLEnabled="true" clientAuth="false" keystoreFile="/root/App/apache-tomcat-8.5.58/conf/cert/zhangbook.com.jks" 
                           keystorePass="CS2i1QkR" keystoreType="JKS" scheme="https" secure="true" 
                           sslProtocol="TLS" compression="on" acceptorThreadCount="2" connectionTimeout="20000">
    </Connector>
………………

4、向WEB站點新增html檔案

[root@docker02 ROOT]# pwd
/root/App/apache-tomcat-8.5.58/webapps/ROOT
[root@docker02 ROOT]# 
[root@docker02 ROOT]# echo 'Tomcat web' > index.html

PS:原ROOT目錄下的檔案已移走。

5、啟動Tomcat服務

[root@docker02 bin]# pwd
/root/App/apache-tomcat-8.5.58/bin
[root@docker02 bin]# 
[root@docker02 bin]# sh startup.sh

6、瀏覽器訪問

https://172.16.1.32/
https://www.zhangbook.com/
https://blog.zhangbook.com 
https://auth.zhangbook.com 

在這裡插入圖片描述

在這裡插入圖片描述

7、驗證完畢,停止Tomcat服務

[root@docker02 bin]# pwd
/root/App/apache-tomcat-8.5.58/bin
[root@docker02 bin]# 
[root@docker02 bin]# sh shutdown.sh

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1、openssl生成自簽名泛域名(萬用字元)證照


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