在Linux下如何根据域名自签发OpenSSL证书与常用证书转换

2020 年 10 月 12 日
筆記
Apache, linux, Nginx, OpenSSL, ssl, tomcat

在Linux下如何根据域名自签发各种SSL证书，这里我们以Apache、Tomcat、Nginx为例。

openssl自签发泛域名（通配符）证书

首先要有openssl工具，如果没有那么使用如下命令安装：

yum install -y openssl openssl-devel

修改openssl.cnf配置文件

具体修改如下

 1 [root@docker02 ~]# vim /etc/pki/tls/openssl.cnf
 2 [ req ]
 3 ………………
 4 # 将如下配置的注释放开
 5 req_extensions = v3_req # The extensions to add to a certificate request
 6 ………………
 7 [ v3_req ]
 8 
 9 # Extensions to add to a certificate request
10 
11 basicConstraints = CA:FALSE
12 keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
13 # 添加如下行
14 subjectAltName = @SubjectAlternativeName
15 
16 # 同时增加如下信息
17 [SubjectAlternativeName]
18 DNS.1 = zhangbook.com
19 DNS.2 = *.zhangbook.com

说明：本次我们以 *.zhangbook.com 泛域名为例。

创建根证书

 1 [root@docker02 ssl]# pwd
 2 /root/software/ssl
 3 [root@docker02 ssl]# 
 4 ## 创建CA私钥
 5 [root@docker02 ssl]# openssl genrsa -out CA.key 2048
 6 ## 制作CA公钥
 7 [root@docker02 ssl]# openssl req -sha256 -new -x509 -days 36500 -key CA.key -out CA.crt -config /etc/pki/tls/openssl.cnf 
 8 ………………
 9 Country Name (2 letter code) [XX]:CN
10 State or Province Name (full name) []:BJ
11 Locality Name (eg, city) [Default City]:BeiJing
12 Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:BTC
13 Organizational Unit Name (eg, section) []:MOST
14 Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:Light Zhang   # 这里就是证书上的：颁发者
15 Email Address []:[email protected]

当然上述的公钥制作方式需要交互式输入信息，如果不想频繁输入，那么可以使用如下命令：

1 ## 免交互式制作CA公钥
2 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/[email protected]"

subj内容详解：

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

此时的的文件有：

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

自签发泛域名证书

操作步骤为：

生成域名私钥
生成证书签发请求文件
使用自签署的CA，生成域名公钥

具体如下：

 1 ### 当前目录 /root/software/ssl
 2 # 生成 zhangbook.com.key 密钥
 3 openssl genrsa -out zhangbook.com.key 2048
 4 # 生成 zhangbook.com.csr 证书签发请求  交互式
 5 openssl req -new -sha256 -key zhangbook.com.key -out zhangbook.com.csr -config /etc/pki/tls/openssl.cnf
 6 ………………
 7 ##### 产生的交互式内容与填写如下
 8 Country Name (2 letter code) [XX]:CN
 9 State or Province Name (full name) []:BJ
10 Locality Name (eg, city) [Default City]:BeiJing
11 Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:BTC
12 Organizational Unit Name (eg, section) []:MOST
13 Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:*.zhangbook.com   # 这里就是证书上的：颁发给
14 Email Address []:[email protected]
15 
16 Please enter the following 'extra' attributes
17 to be sent with your certificate request
18 A challenge password []:123456
19 An optional company name []:BTC
20 ………………
21 # 生成 zhangbook.com.csr 证书签发请求  非交互式
22 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/[email protected]"

PS1：上面的Common Name 就是在这步填写 *.zhangbook.com ，表示的就是该证书支持泛域名，common name一定要在SubjectAlternativeName中包含

PS2：进行CA签名获取证书时，需要注意国家、省、单位需要与CA证书相同，否则会报异常

查看签名请求文件信息

openssl req -in zhangbook.com.csr -text

使用自签署的CA，签署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

这里证书有效时间为100年。

PS1：即便是你前面是sha256的根证书和sha256的请求文件，如果这里不加 -md sha256，那么默认是按照sha1进行签名的

PS2：在执行时，可能出现如下错误

异常问题1：

1 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
2 /etc/pki/CA/index.txt: No such file or directory
3 unable to open '/etc/pki/CA/index.txt'
4 140652962035600:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:402:fopen('/etc/pki/CA/index.txt','r')
5 140652962035600:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:404:

处理：这时我们创建该文件即可

touch /etc/pki/CA/index.txt

异常问题2：

然后我们继续使用【自签署的CA，签署zhangbook.com.crt】；结果又出现新问题

1 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
2 /etc/pki/CA/serial: No such file or directory
3 error while loading serial number
4 140087163742096:error:02001002:system library:fopen:No such file or directory:bss_file.c:402:fopen('/etc/pki/CA/serial','r')
5 140087163742096:error:20074002:BIO routines:FILE_CTRL:system lib:bss_file.c:404:

处理：使用如下命令即可。表示：用来跟踪最后一次颁发证书的序列号。

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

之后我们再次执行【自签署的CA，签署zhangbook.com.crt 】就正常了。详情如下：

 1 [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
 2 Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
 3 Check that the request matches the signature
 4 Signature ok
 5 Certificate Details:
 6         Serial Number: 1 (0x1)
 7         Validity
 8             Not Before: Oct  2 03:42:39 2020 GMT
 9             Not After : Sep  8 03:42:39 2120 GMT
10         Subject:
11             countryName               = CN
12             stateOrProvinceName       = BJ
13             organizationName          = BTC
14             organizationalUnitName    = MOST
15             commonName                = *.zhangbook.com
16             emailAddress              = [email protected]
17         X509v3 extensions:
18             X509v3 Basic Constraints: 
19                 CA:FALSE
20             X509v3 Key Usage: 
21                 Digital Signature, Non Repudiation, Key Encipherment
22             X509v3 Subject Alternative Name: 
23                 DNS:zhangbook.com, DNS:*.zhangbook.com
24 Certificate is to be certified until Sep  8 03:42:39 2120 GMT (36500 days)
25 Sign the certificate? [y/n]:y <== 需要输入的
26 
27 
28 1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y <== 需要输入的
29 Write out database with 1 new entries
30 Data Base Updated

说明：此时我们再看，/etc/pki/CA/index.txt 和 /etc/pki/CA/serial 文件信息。如下：

1 [root@docker02 ~]# cat /etc/pki/CA/index.txt
2 V    21200908034239Z        01    unknown    /C=CN/ST=BJ/O=BTC/OU=MOST/CN=*.zhangbook.com/emailAddress=[email protected]
3 [root@docker02 ~]# 
4 [root@docker02 ~]# cat /etc/pki/CA/serial
5 02

由上可知：域名签署信息已经保存到index.txt文件；并且证书序列serial文件已经更新【从01变为了02】。

PS：

同一个域名不能签署多次；由于签署了*.zhangbook.com，且已经被记录，因此不能再次被签署。除非删除该记录。
注意index.txt文件和serial文件的关系。serial文件内容为index.txt文件内容行数加1。

查看证书信息

openssl x509 -in zhangbook.com.crt -text

验证签发证书是否有效

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

此时的文件有：

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

此时我们已经完成自签发证书。

证书格式转换

实际工作和生产环境中，可能需要各种各样的证书格式。下面我们将证书转换为常用的其他证书格式。

将crt转pem格式

命令如下：

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

生成 p12 格式的证书

利用生成的CA根证书和服务证书的crt 和 key 文件生成 p12 文件

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证书的password为CS2i1QkR

查看p12证书信息【keytool命令依赖于Java，因此需要先安装Java】

1 [root@docker02 ssl]# keytool -rfc -list -keystore zhangbook.com.p12 -storetype pkcs12  
2 Enter keystore password:   <== 输入：CS2i1QkR
3 Keystore type: PKCS12
4 Keystore provider: SunJSSE
5 
6 Your keystore contains 1 entry
7 ………………

转换 p12 证书为 jks 证书文件

使用jdk keytool工具进而生成tomcat/jboss端使用的证书文件【需要安装 Java】。

具体如下：

 1 [root@docker02 ssl]# keytool -importkeystore -srckeystore zhangbook.com.p12 -srcstoretype PKCS12 -deststoretype JKS -destkeystore zhangbook.com.jks
 2 Importing keystore zhangbook.com.p12 to zhangbook.com.jks...
 3 Enter destination keystore password:  <== 输入 jks 证书的密码，如：CS2i1QkR
 4 Re-enter new password: <== 重复输入 jks 证书的密码，如：CS2i1QkR
 5 Enter source keystore password:  <== 输入 p12 证书的密码，这里是：CS2i1QkR
 6 Entry for alias *.zhangbook.com successfully imported.
 7 Import command completed:  1 entries successfully imported, 0 entries failed or cancelled
 8 
 9 Warning:
10 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证书和jks证书的密码相同，防止出现各种异常情况。

利用 jks 证书生成 cer 证书

具体如下

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

-storepass CS2i1QkR 为jks证书密码

利用 cer 证书文件生成 jdk 所使用的文件

具体如下

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

目前存在文件说明

 1 [root@docker02 ssl]# pwd
 2 /root/software/ssl
 3 [root@docker02 ssl]# 
 4 [root@docker02 ssl]# ll
 5 total 52
 6 -rw-r--r-- 1 root root 1018 Oct  2 14:24 cacerts ## jdk 所使用的文件
 7 -rw-r--r-- 1 root root 1387 Oct  2 10:25 CA.crt  ## CA公钥
 8 -rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:04 CA.key  ## CA私钥
 9 -rw-r--r-- 1 root root  946 Oct  2 14:21 zhangbook.com.cer  ## cer证书
10 -rw-r--r-- 1 root root 4364 Oct  2 11:42 zhangbook.com.crt  ## zhangbook.com域名 CA签发公钥
11 -rw-r--r-- 1 root root 1151 Oct  2 10:48 zhangbook.com.csr  ## zhangbook.com域名 证书签发请求
12 -rw-r--r-- 1 root root 3303 Oct  2 14:13 zhangbook.com.jks  ## jks证书
13 -rw-r--r-- 1 root root 1679 Oct  2 10:44 zhangbook.com.key  ## zhangbook.com域名 私钥
14 -rw-r--r-- 1 root root 3716 Oct  2 14:02 zhangbook.com.p12  ## p12格式证书
15 -rw-r--r-- 1 root root 1338 Oct  2 13:56 zhangbook.com.pem  ## zhangbook.com域名 PEM文件

SSL证书使用

修改本地Windows的hosts文件，用于域名解析

1 文件位置：C:\WINDOWS\System32\drivers\etc\hosts   追加如下信息
2 # zhangbook.com
3 172.16.1.32    www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com

其中172.16.1.32为测试使用的Linux机器，后面会部署WEB服务。由于自签发的是泛域名证书，因此可以有多个二级域名。

后面访问的时候，既可以使用域名访问，也可以使用IP访问。【推荐】使用域名访问。

Apache服务的SSL证书使用

1、将Apache httpd用到的证书拷贝到指定目录

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

2、在Linux机器安装httpd服务并添加ssl插件

1 yum install -y httpd
2 yum install -y mod_ssl openssl    # 执行后，会增加 /etc/httpd/conf.d/ssl.conf 文件

3、在httpd添加SSL配置

 1 [root@docker02 conf.d]# pwd
 2 /etc/httpd/conf.d
 3 [root@docker02 conf.d]# 
 4 [root@docker02 conf.d]# vim ssl.conf
 5 <VirtualHost _default_:443>
 6 # General setup for the virtual host, inherited from global configuration
 7 #DocumentRoot "/var/www/html"
 8 ………………
 9 # 修改如下3行
10 SSLCertificateFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.crt
11 SSLCertificateKeyFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.key
12 # 如下行可以注释掉，也可以取消注释
13 #SSLCertificateChainFile /etc/pki/tls/certs/zhangbook.com.pem
14 ………………
15 </VirtualHost>

4、向VirtualHost的默认目录添加文件

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

5、启动httpd服务

systemctl start httpd

6、浏览器访问

1 https://172.16.1.32/
2 https://www.zhangbook.com/
3 https://blog.zhangbook.com 
4 https://auth.zhangbook.com

7、验证完毕，停止httpd服务

systemctl stop httpd

Nginx服务的SSL证书使用

1、在Linux机器安装nginx服务

yum install -y nginx

通过 nginx -V 可见，--with-http_ssl_module 已安装。

2、将nginx用到的证书拷贝到指定目录

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

3、在nginx添加SSL配置

 1 [root@docker02 nginx]# pwd
 2 /etc/nginx
 3 [root@docker02 nginx]# 
 4 [root@docker02 nginx]# vim nginx.conf
 5 ………………
 6     server {
 7         listen       80;
 8         listen       [::]:80;
 9         server_name  www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com;
10         return 301 https://$server_name$request_uri;
11     }
12 
13 # Settings for a TLS enabled server.
14     server {
15         listen       443 ssl http2 default_server;
16         listen       [::]:443 ssl http2 default_server;
17         server_name  www.zhangbook.com  blog.zhangbook.com  auth.zhangbook.com;
18         root         /usr/share/nginx/html;
19 
20         ssl_certificate "/etc/nginx/cert/zhangbook.com.crt";
21         ssl_certificate_key "/etc/nginx/cert/zhangbook.com.key";
22         ssl_session_cache shared:SSL:1m;
23         ssl_session_timeout  10m;
24         ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;
25         ssl_prefer_server_ciphers on;
26 
27         # Load configuration files for the default server block.
28         include /etc/nginx/default.d/*.conf;
29 
30         location / {
31           index  index.html index.htm;
32         }
33     }
34 ………………

4、向WEB站点添加html文件

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

5、启动nginx服务

systemctl start nginx.service

6、浏览器访问

1 https://www.zhangbook.com/
2 https://blog.zhangbook.com 
3 https://auth.zhangbook.com

7、验证完毕，停止nginx服务

systemctl stop nginx

Tomcat服务的SSL证书使用

1、下载Tomcat。

 1 [root@docker02 App]# pwd
 2 /root/App
 3 [root@docker02 App]# 
 4 [root@docker02 App]# wget https://mirrors.bfsu.edu.cn/apache/tomcat/tomcat-8/v8.5.58/bin/apache-tomcat-8.5.58.tar.gz
 5 [root@docker02 App]# 
 6 [root@docker02 App]# tar xf apache-tomcat-8.5.58.tar.gz
 7 ### 查看Java版本信息
 8 [root@docker02 App]# java -version
 9 java version "1.8.0_231"
10 Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_231-b11)
11 Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.231-b11, mixed mode)
12 ### 查看Tomcat版本信息
13 [root@docker02 bin]# pwd
14 /root/App/apache-tomcat-8.5.58/bin
15 [root@docker02 bin]# 
16 [root@docker02 bin]# ./version.sh
17 ………………

2、将Tomcat用到的证书拷贝到指定目录

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

3、在Tomcat添加SSL配置

 1 [root@docker02 conf]# pwd
 2 /root/App/apache-tomcat-8.5.58/conf
 3 [root@docker02 conf]# 
 4 [root@docker02 conf]# vim server.xml
 5 ………………
 6     <Connector port="80" protocol="HTTP/1.1"
 7                connectionTimeout="20000"
 8                redirectPort="443" />
 9 ………………
10 ### 其中Connector标签中的子标签 SSLHostConfig 已去掉
11     <Connector port="443" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
12                maxThreads="600" SSLEnabled="true" clientAuth="false" keystoreFile="/root/App/apache-tomcat-8.5.58/conf/cert/zhangbook.com.jks" 
13                            keystorePass="CS2i1QkR" keystoreType="JKS" scheme="https" secure="true" 
14                            sslProtocol="TLS" compression="on" acceptorThreadCount="2" connectionTimeout="20000">
15     </Connector>
16 ………………

4、向WEB站点添加html文件

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

PS：原ROOT目录下的文件已移走。

5、启动Tomcat服务

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

6、浏览器访问

1 https://172.16.1.32/
2 https://www.zhangbook.com/
3 https://blog.zhangbook.com 
4 https://auth.zhangbook.com

7、验证完毕，停止Tomcat服务

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

在Linux下如何根据域名自签发OpenSSL证书与常用证书转换

openssl自签发泛域名（通配符）证书

修改openssl.cnf配置文件

创建根证书

自签发泛域名证书

证书格式转换

将crt转pem格式

生成 p12 格式的证书

转换 p12 证书为 jks 证书文件

利用 jks 证书生成 cer 证书

利用 cer 证书文件生成 jdk 所使用的文件

目前存在文件说明

SSL证书使用

Apache服务的SSL证书使用

Nginx服务的SSL证书使用

Tomcat服务的SSL证书使用

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自签发泛域名证书

证书格式转换

将crt转pem格式

生成 p12 格式的证书

转换 p12 证书为 jks 证书文件

利用 jks 证书生成 cer 证书

利用 cer 证书文件生成 jdk 所使用的文件

目前存在文件说明

SSL证书使用

Apache服务的SSL证书使用

Nginx服务的SSL证书使用

Tomcat服务的SSL证书使用

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