openssl實現公私鑰證書生成以及轉換

時間 2019-12-05

標籤 openssl 實現公私證書生成以及轉換欄目 SSL 简体版

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1 openssl簡介

1.1 概述

　　OpenSSL 是一個安全套接字層密碼庫，囊括主要的密碼算法、經常使用的密鑰和證書封裝管理功能及SSL協議，並提供豐富的應用程序供測試或其它目的使用。node

1.2 背景技術

　　 SSL是Secure Sockets Layer（安全套接層協議）的縮寫，能夠在Internet上提供祕密性傳輸。 Netscape公司在推出第一個 Web瀏覽器的同時，提出了SSL協議標準。其目標是保證兩個應用間通訊的保密性和可靠性,可在服務器端和用戶端同時實現支持。已經成爲 Internet上保密通信的工業標準。

　　SSL能使用戶/服務器應用之間的通訊不被攻擊者竊聽，而且始終對服務器進行認證，還可選擇對用戶進行認證。SSL協議要求創建在可靠的傳輸層協議( TCP)之上。SSL協議的優點在於它是與應用層協議獨立無關的，高層的應用層協議(例如： HTTP， FTP， TELNET等)能透明地創建於SSL協議之上。SSL協議在應用層協議通訊以前就已經完成加密算法、通訊密鑰的協商及服務器認證工做。在此以後應用層協議所傳送的數據都會被加密，從而保證通訊的私密性。

1.3 安全信道特徵

數據保密性

　　信息加密就是把明碼的輸入文件用加密算法轉換成加密的文件以實現數據的保密。加密的過程須要用到密鑰來加密數據而後再解密。沒有了密鑰，就沒法解開加密的數據。數據加密以後，只有密鑰要用一個安全的方法傳送。加密過的數據能夠公開地傳送。

數據完整性

　　加密也能保證數據的一致性。例如：消息驗證碼（ MAC），可以校驗用戶提供的加密信息，接收者能夠用MAC來校驗加密數據，保證數據在傳輸過程當中沒有被篡改過。

安全驗證

　　加密的另一個用途是用來做爲我的的標識，用戶的密鑰能夠做爲他的安全驗證的標識。SSL是利用公開密鑰的加密技術（ RSA）來做爲用戶端與服務器端在傳送機密資料時的加密通信協定。

　　OpenSSL包含一個命令行工具用來完成OpenSSL庫中的全部功能，更好的是，它可能已經安裝到你的系統中了。

　　OpenSSL是一個強大的安全套接字層密碼庫， Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密 SSH，可是，你不該該只將其做爲一個庫來使用，它仍是一個多用途的、跨平臺的密碼工具。[1]

1.4 功能

　　OpenSSL整個軟件包大概能夠分紅三個主要的功能部分：SSL協議庫、應用程序以及密碼算法庫。OpenSSL的目錄結構天然也是圍繞這三個功能部分進行規劃的。

　　做爲一個基於密碼學的安全開發包，OpenSSL提供的功能至關強大和全面，囊括了主要的密碼算法、經常使用的密鑰和證書封裝管理功能以及SSL協議，並提供了豐富的應用程序供測試或其它目的使用。

1.5 密碼算法

　　密鑰和證書管理是 PKI的一個重要組成部分，OpenSSL爲之提供了豐富的功能，支持多種標準。

　　首先，OpenSSL實現了ASN.1的證書和密鑰相關標準，提供了對證書、公鑰、私鑰、證書請求以及CRL等數據對象的DER、PEM和BASE64的編解碼功能。OpenSSL提供了產生各類公開密鑰對和對稱密鑰的方法、函數和應用程序，同時提供了對公鑰和私鑰的DER編解碼功能。並實現了私鑰的PKCS#12和PKCS#8的編解碼功能。OpenSSL在標準中提供了對私鑰的加密保護功能，使得密鑰能夠安全地進行存儲和分發。

　　在此基礎上，OpenSSL實現了對證書的X.509標準編解碼、PKCS#12格式的編解碼以及PKCS#7的編解碼功能。並提供了一種文本數據庫，支持證書的管理功能，包括證書密鑰產生、請求產生、證書籤發、吊銷和驗證等功能。

　　事實上，OpenSSL提供的CA應用程序就是一個小型的證書管理中心（CA），實現了證書籤發的整個流程和證書管理的大部分機制。

對稱加密

　　OpenSSL一共提供了8種對稱加密算法，其中7種是分組加密算法，僅有的一種流加密算法是RC4。這7種分組加密算法分別是AES、DES、Blowfish、CAST、IDEA、RC二、RC5，都支持電子密碼本模式（ECB）、加密分組連接模式（CBC）、加密反饋模式（CFB）和輸出反饋模式（OFB）四種經常使用的分組密碼加密模式。其中，AES使用的加密反饋模式（CFB）和輸出反饋模式（OFB）分組長度是128位，其它算法使用的則是64位。事實上，DES算法裏面不只僅是經常使用的DES算法，還支持三個密鑰和兩個密鑰3DES算法。

非對稱加密

　　OpenSSL一共實現了4種非對稱加密算法，包括 DH算法、 RSA算法、 DSA算法和橢圓曲線算法（EC）。DH算法通常用於密鑰交換。RSA算法既能夠用於密鑰交換，也能夠用於數字簽名，固然，若是你可以忍受其緩慢的速度，那麼也能夠用於數據加密。DSA算法則通常只用於數字簽名。

信息摘要

　　OpenSSL實現了5種信息摘要算法，分別是MD二、MD五、MDC二、SHA（SHA1）和 RIPEMD。SHA算法事實上包括了SHA和SHA1兩種信息摘要算法。此外，OpenSSL還實現了DSS標準中規定的兩種信息摘要算法DSS和DSS1。

2 openssl經常使用命令

2.1 OpenSSl命令總覽

語法格式：算法

　　openssl command [ command_opts ] [ command_args ]數據庫

經常使用command:瀏覽器

　　version 用於查看版本信息安全

　　enc 用於加解密服務器

　　ciphers 列出加密套件函數

　　genrsa 用於生成私鑰工具

　　rsa RSA密鑰管理(例如:從私鑰中提取公鑰)測試

　　req 生成證書籤名請求(CSR)網站

　　crl 證書吊銷列表(CRL)管理

　　ca CA管理(例如對證書進行簽名)

　　dgst 生成信息摘要

　　rsautl 用於完成RSA簽名、驗證、加密和解密功能

　　passwd 生成散列密碼

　　rand 生成僞隨機數

　　speed 用於測試加解密速度

　　s_client 通用的SSL/TLS客戶端測試工具

　　X509 X.509證書管理

　　verify X.509證書驗證

　　pkcs7 PKCS#7協議數據管理

2.2 應用

2.2.1 生成公私鑰範例一

（1）客戶證書密鑰構建（默認爲私鑰密鑰）：採用openssl的desc3加密算法來建立RSA密鑰，其中生成的des3密鑰長度爲1024

　　# genrsa -des3 -out private_test.key 1024

（2）生成證書請求，經過私鑰和配置文件生成公鑰，公鑰有效期爲10年（3650爲天數）

　　# req -new -x509 -key private_test.key -days 3650 -out public_test.crt -config D:\software\openssl\openssl\openssl.cnf

（3）格式轉換：轉換成一個格式編碼爲pkcs12的私鑰

　　# pkcs12 -export -name epayment2017 -in public_test.crt -inkey private_test.key -out private_test.pfx

（4）從已生成的商戶證書中提取公鑰串

　　# x509 -outform PEM -in public_test.crt -pubkey -out server.pubkey

2.2.2 生成公鑰和pkcs8格式私鑰

（1）生成rsa原始私鑰

# genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

　　此時，咱們能夠在bin 文件夾中看到一個文件名爲rsa_private_key.pem 的文件，用記事本方式打開它，能夠看到-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----開頭，-----END RSA PRIVATEKEY-----結尾的沒有換行的字符串，這個就是原始的私鑰。

（2）RSA 私鑰轉換成PKCS8格式

# pkcs8 -topk8 -inform PEM -in rsa_private_key.pem -ouform PEM -nocrypt

（3）生成公鑰

# rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem

3 證書格式轉換

3.1 證書轉換

# PKCS轉換爲PEM
> openssl pkcs12 -in myserver.pfx -out myserver.pem -nodes

# PEM轉換爲DER
> openssl x509 -outform der -in myserver.pem -out myserver.[der|crt]
 
# PEM提取KEY
> openssl RSA -in myserver.pem -out myserver.key

# DER轉換爲PEM
> openssl x509 -inform der -in myserver.[cer|crt] -out myserver.pem

# PEM轉換爲PKCS
> openssl pkcs12 -export -inkey myserver.key -in myserver.pem  -out myserver.pfx -certfile ca.crt
> openssl pkcs12 -export -inkey www.mysite.com.key -in www.mysite.com.pem -passin pass:123456 -passout pass:123456 -out www.mysite.com.p12

3.2 查看證書內容

# 查看KEY信息
$ openssl rsa -noout -text -in myserver.key

# 查看CSR信息
$ openssl req -noout -text -in myserver.csr

# 查看證書信息
$ openssl x509 -noout -text -in ca.pem

# 查看證書公鑰對應的RSA模
$ openssl x509 -in mysite.pem -noout -modulus

# 查看證書subject項
$ openssl x509 -in mysite.pem -noout -subject -nameopt multiline

# 查看證書issuer項
$ openssl x509 -in mysite.pem -noout -issuer -nameopt multiline

# 檢查證書用途
$ openssl x509 -purpose -noout -in 192.168.200.7.cer