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OpenSSL 简明笔记

OpenSSL 的一般使用

OpenSSL是一个开放源代码的软件库包。这个包广泛被应用在互联网的网页服务器上。 其主要库是以C语言所写成,实现了基本的加密功能,实现了SSL与TLS协议。

以下命令均在 cygwin 或 linux 下运行 以下命令是在这个版本 OpenSSL 1.1.1g 21 Apr 2020 下的 OpenSSL 运行的

  • 查看 openssl 的版本信息

    openssl version -a
  • 查看帮助,这里会输出 openssl 支持的算法

    openssl help
  • 查看某个命令的帮助

    openssl 某个命令 --help
  • 查看密码套件

    openssl ciphers -v
  • 数字摘要

    echo "123" | openssl dgst -sha256
    openssl dgst -sha256 文件路径
    echo "123" | openssl dgst -sha256 | awk '{print $2}'
    openssl dgst -sha256 文件路径 | awk '{print $2}'
  • 输出当前时间戳

    date +%s
  • 输出纳秒 这是一个 9 位的数字 一些简单的伪随机数算法会使用纳秒作为种子

    date +%N
  • 生成 32 位随机字符串

    openssl rand -base64 32
  • 输出随机数字

    # 输出随机数字,但无法确定数字的长度
    openssl rand -base64 32 | tr -dc '0-9'
    openssl rand -base64 64 | tr -dc '0-9'
    # 生成16位随机数 有可能不足16位
    openssl rand -base64 128 | tr -dc '0-9' | cut -c1-16
  • 查看 对称加密命令和可以使用的算法

    openssl enc -help
  • enc 使用对称加密算法

    openssl enc -aes-256-cfb -e -in a.txt -a -out b.txt -pass pass:123
    openssl enc -aes-256-cfb -d -in b.txt -a -out c.txt -pass pass:123
    # -aes-256-cfb 使用的算法
    # -e 加密
    # -d 解密
    # -in 输入的文件路径
    # -out 输出文件的路径
    # -a 把输出转换成 base64 加密时有这个参数,解密时也要有这个参数
    # -pass 数入密码和输入密码的方式
    # pass
    # file
    # stdio
    # env
    # fd
  • 生成 rsa 私钥

    openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 4096
    # 默认是 pem 格式的
    # -out 指定生成文件的路径
    # 最后的 4096 是生成密钥的长度
    # 生成的密钥对是 pkcs1 格式的, openssl 有相应的命令转成 pkcs8 或 pkcs12 格式
  • 从私钥中提取公钥

    openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
    # -pubout 提取公钥
    # -out 指定生成文件的路径
    # -in 私钥路径
  • 公钥加密文件

    openssl rsautl -encrypt -in a.txt -inkey rsa_public_key.pem -pubin -out b.txt
    # -out 加密后的文件路径
    # -in 需要加密的文件路径
    # -inkey 公钥路径
  • 私钥解密文件

    openssl rsautl -decrypt -in b.txt -inkey rsa_private_key.pem -out c.txt
    # -out 解密后的文件路径
    # -in 需要解密的文件路径
    # -inkey 私钥路径
  • 使用私钥生成签名

    openssl dgst -sha256 -sign rsa_private_key.pem -keyform PEM -out sign.sha256 a.txt
    # -sha256 哈希算法
    # -sign 私钥路径
    # -keyform 私钥的格式
    # -out 签名生成的路径
    # 最后的 a.txt 是需要生成签名的文件路径
  • 使用公钥验证签名

    openssl dgst -sha256 -verify rsa_public_key.pem -keyform PEM -signature sign.sha256 a.txt
  • 对文件的内容进行 base64 编码

    openssl enc -base64 -e -in sign.sha256 -out sign.sha256.base64
  • 对文件的内容进行 base64 解码

    openssl enc -base64 -d -in sign.sha256.base64 -out sign.sha2562
  • 比较两个文件的内容,如果两个文件内容一致则不会有输出

    diff 文件1的路径 文件2的路径
  • 生成一个 csr 文件

    • 启动一个问题/回答的交互式会话,其它随便填就好,extra attributes 可以留空
    • 其实 openssl 有一键生成密钥对, csr 和 证书的命令
openssl req -new \
-key rsa_private_key.pem \
-keyform PEM \
-out myserver.csr
# -new 生成一个新的 csr 文件
# -key 私钥文件路径
# -keyform 私钥的格式
# -out 生成的 csr 文件路径
  • 查看 csr 文件内容

    openssl req -text -in myserver.csr -noout -verify
    # -in csr 文件路径
  • 使用 csr 和 私钥生成自签证书

    openssl x509 \
    -sha256 \
    -signkey rsa_private_key.pem \
    -in myserver.csr \
    -req -days 365 -out domain3.crt
    # x509 生成 x509 格式的证书
    # -sha256 证书采用的哈希算法
    # -signkey 私钥路径
    # -in csr 文件路径
    # -days 证书有效天数
    # -out 生成的证书路径
  • 一条命令生成密钥和证书

    openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout rsa_private_key.pem -x509 -days 365 -out domain.crt
    openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout rsa_private_key.pem -x509 -days 365 -out domain.crt -subj "/C=CN/ST=State/L=City/O=Ltd/OU=Section/CN=localhost"
  • 查看证书内容

    openssl x509 -in domain.crt -noout -text
  • 查看证书序列号

    openssl x509 -in domain.crt -noout -serial
  • 查看证书有效时间

    openssl x509 -in domain.crt -noout -dates

生成多个域名的证书

一般使用 OpenSSL 生成证书时都是 v1 版的,不带扩展属性。 多域名证书需要用到 v3 版的 extensions 的 Subject Alternative Name (SAN 主题替代名称)

  1. 寻找默认配置文件

    find / -name openssl.cnf
  2. 复制一份默认配置文件

    cp /usr/ssl/openssl.cnf openssl.cnf
  3. 编辑 openssl.cnf

    1. [ req ] 字段下加入 req_extensions = v3_req

    2. [ v3_req ] 字段下加入 subjectAltName = @alt_names

    3. 在配置文件的最后最后新建一个字段 [ alt_names ]

    4. [ alt_names ] 里按以下格式写入多个域名

       [ alt_names ]
      DNS.1 = 3.example.com
      DNS.2 = 4.example.com
  4. 新建私钥

    openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 4096
  5. 生成 csr 文件

    openssl req -new \
    -key rsa_private_key.pem \
    -keyform PEM \
    -config openssl.cnf \
    -out myserver.csr
  6. 生成数字证书

    openssl x509 \
    -sha256 \
    -signkey rsa_private_key.pem \
    -in myserver2.csr \
    -extensions v3_req \
    -extfile openssl.cnf \
    -req -days 365 -out domain.crt

自建 CA

  1. 创建 CA 目录

    mkdir -p ~/ssl/demoCA/{certs,newcerts,crl,private}
    cd ~/ssl/demoCA
    Touch index.txt
    echo "01" > serial
  2. 寻找默认配置文件

    find / -name openssl.cnf
  3. 复制一份默认配置文件

    cp /usr/ssl/openssl.cnf ~/ssl/openssl.cnf
  4. 修改 openssl.cnf 文件

    • [ CA_default ] 的 dir 修改成 ~/ssl/demoCA/ 的绝对路径,类似于这样

        [ CA_default ]
      dir = /root/ssl/demoCA # Where everything is kept
  5. 生成 CA 根证书及密钥

    openssl req -new -x509 -newkey rsa:4096 -nodes -keyout cakey.key -out cacert.crt -config openssl.cnf -days 365
  6. 生成客户端私钥

    openssl genrsa -out client.key 4096
  7. 用该客户端私钥生成证书签名请求

    openssl req -new -key client.key -out client.csr -config openssl.cnf
  8. 使用 CA 根证书签发客户端证书

    openssl ca -in client.csr -out client.crt -cert cacert.crt -keyfile cakey.key -config openssl.cnf
  • 注意:默认要求 国家,省,公司名称三项必须和CA一致

  • 如果不想一致,可以修改 openssl.cnf 的 [ CA_default ] 的 policy 为 policy_anything

      policy = policy_anything

证书链合并

一些情况下,从 CA 那里申请到的 SSL 证书需要配置证书链,因为颁发的 CA 只是一个中间 CA 。 这个时候,需要把 CA 的证书和 SSL 证书都转换成 pem 格式。 然后新建一个文件,按照 最终实体证书 -> 中间证书 -> 根证书 这样的顺序,把证书的 pem 格式的内容复制进去,证书之间用一个空行隔开。 例如这样

-----BEGIN CERTIFICATE-----
这是 最终实体证书
------END CERTIFICATE------

-----BEGIN CERTIFICATE-----
这是 中间证书
------END CERTIFICATE------

-----BEGIN CERTIFICATE-----
这是 根证书
------END CERTIFICATE------

根证书大多数情况下都会内置在客户端,所以大多数情况下都只需要 最终实体证书 和 中间证书。 有时 中间证书 可能有多个,按照签发顺序排列就好,反正就是下面的证书颁发上面的证书。

有时还需要把私钥和证书合并成一个文件,一般是把私钥放在前面,证书放在后面,例如 这样

cat server.key server.crt > server.pem

其它命令

openssl s_time 用于测试 TSL 服务

openssl s_server 用于测试 TSL 客户端,例如浏览器对各个加密套件的支持情况

openssl s_server -accept 2009 -key rsa_private_key.pem -cert domain.crt -www -debug -msg
# -accept 监听的端口 -key 私钥路径 -crt 证书路径 -www http请求返回状态信息
# 可以用浏览器输测试,直接输入网址 https://127.0.0.1:2009
# 可以用 curl 测试 curl -k -i -v https://127.0.0.1:2009
# 可以用 openssl s_client 测试 openssl s_client -connect 127.0.0.1:2009 -showcerts

openssl s_client 用于测试 TSL 服务端

  • 可以像 telnet 那用测试端口

      # 测试 example.com 的 80 端口是否有开启
    openssl s_client -connect example.com:80
  • 可以像 telnet 模拟 http 那样,模拟 https

      # 输入这个命令后,会进入一个命令行交互界面,这时快速地输入 GET / HTTP/1.O 然后连续输入两个回车,就能返回网页内容
    openssl s_client -connect www.baidu.com:443 -showcerts

openssl smime 用于处理S/MIME邮件,它能加密、解密、签名和验证S/MIME消息

openssl ca ca命令是一个小型CA系统。它能签发证书请求和生成CRL。它维护一个已签发证书状态的文本数据库。