证书类型、自签CA证书、https双向认证（一篇就懂系列）

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最近在做接口对接的时候，需要双方使用https协议以及客户端认证（https双向认证）。虽然之前接触过https,了解一些https的原理以及加密算法，但是实际操作起来还是会多多少少的遇到一些问题。因此，将遇到的问题记录下来,方便后续的阅读和查找。也希望大家能够更快的理解。

参考：

linux环境安装nginx
pem和der文件扩展名转换

1.Linux准备环境

• openssl

使用openssl version查看openssl版本，如果没有安转openssl，可以执行 yum install openssl 安装

• nginx

我们使用nginx来进行https的双向认证，首先我们需要安装nginx并附带SSL 模块
详细的安装过程可以查看 Linux安装nginx ssl

2.证书扩展名

在开发和测试阶段，使用的是自签的证书。在找自签CA证书操作流程的时候，会有很多的文件扩展名，如pem,der,csr.cer.crt.p12,pfx,jks等，刚开始接触的话很容易混淆，因此先来看下证书的扩展名。

• DER： .DER = DER扩展用于二进制DER编码证书。这些文件也可能承载CER或CRT扩展。
• PEM：使⽤Base64 ASCII进⾏编码的纯⽂本格式，是以“ – BEGIN …”前缀的ASCII（Base64）数据。
• KEY：.KEY 扩展名用于公钥和私钥，常见使用于私钥。也可以被编码为二进制DER或ASCII PEM。
• CSR：证书签名请求。CSR文件是申请SSL证书时所需要的一个数据文件。
• CRT：CRT扩展用于证书。 证书可以被编码为二进制DER或ASCII PEM。 CER和CRT扩展几乎是同义词。 最常见的于Unix 或类Unix系统。通俗来讲，.CRT文件常在Linux系统使用，包含公钥和主体信息。
• CER：.CRT的替代形式,您可以在微软系统环境下将.CRT转换为.CER（.both DER编码的.CER，或base64 [PEM]编码的.cer）。通俗来讲，就是.CER扩展文件是DER编码,并且.CER文件常在Windows系统使用。
• P12：P12证书全称是PKCS#12。是一种交换数字证书的加密标准，用来描述个人身份信息。p12证书包含了私钥、公钥并且有口令保护，在证书泄露后还有最后一道保障——证书口令，不知道正确的证书口令无法提取秘钥（文件的扩展名能够为pfx或p12）​
• PFX：PFX也是由PKCS#12标准定义，包含了公钥和私钥的二进制格式的证书形式，以pfx做为证书文件后缀名（文件的扩展名能够为pfx或p12）
• JKS：JKS是JAVA的keytools证书工具支持的证书私钥格式

3.自签CA证书

3.1 生成根证书

mkdir ssl 创建证书存放的⽬录
cd ssl 进⼊证书存放⽬录

生成私钥
openssl genrsa -out ca.key 2048 ⽣成根证书私钥
查看一下ca.key 的内容,可以看到

可以将ca.key转为pem文件
openssl rsa -in ca.key -out ca-key.pem
再查看一下ca-key.pem文件，内容和ca.key是相同的

生成根证书
openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt
-days设置证书有效时间，这里我们设置10年
生成证书时要输入一些个体信息
证书生成后，可以查看ca.crt的内容

也可以将ca.crt转为pem文件
openssl x509 -in ca.crt -out ca-crt.pem
再查看一下ca-crt.pem文件，内容和ca.crt是相同的

编码类型转换
PEM编码转为DER编码 openssl x509 -in ca-crt.pem -outform der -out ca-crt.der
DER转为PEM openssl x509 -in ca-crt.der -inform der -outform pem -out ca-crt.pem
(提示：要转换KEY文件也类似)
der二进制编码的文件不能直接查看，可以使用命令查看.der文件
openssl x509 -in ca-crt.der -inform der -text -noout

3.2 生成服务端证书

为了便于理解和操作，这里统一使用pem编码，并统一生成pem格式扩展文件

生成服务端私钥
生成pem扩展名的私钥
openssl genrsa -out server-key.pem 2048
2048表示生成的私钥为2048位，一般使用2048位相对比较安全

将.pem扩展名私钥转为.key
openssl rsa -in server-key.pem -out server.key
再查看server.key 和server.pem 私钥内容是相同的

生成服务端证书签名请求文件
注意这⾥的common name必须是需要访问的域名，其他的内容可以和根证书填写的⼀样
openssl req -new -key server-key.pem -out server-csr.pem

可以将server-csr.pem转为.csr扩展名
openssl req -in server-csr.pem -out server.csr 或直接修改扩展名 .pem为.csr

根据签发请求⽣成服务端证书
openssl x509 -req -sha256 -in server-csr.pem -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 3650 -out server-crt.pem

可以将server-crt.pem转为.crt扩展名
openssl x509 -outform pem -in server-crt.pem -out server.crt

生成服务端pfx或p12证书
openssl pkcs12 -export -in server.crt -inkey server.key -out server.pfx

注：在将.pem扩展文件转为key，csr，crt文件的时候，先查看文件内容
包含 —–BEGIN RSA PRIVETE KEY —– 的内容可以导出转换.key扩展名的文件
包含 —–BEGIN CERTIFICATE REQUEST —– 的内容可以导出转换.csr扩展名的文件
包含 —–BEGIN CERTIFICATE —– 的内容可以导出转换.crt扩展名的文件

3.3 生成客户端证书

客户端证书⽣成步骤和服务端基本⼀样，需要注意的就是在⽣成签发请求的时候填写的信息中，comm name也要是访问的域名。

生成客户端私钥
openssl genrsa -out client.key 2048

生成客户端证书签名请求文件
openssl req -new -key client.key -out client.csr

根据签发请求和⽣成客户端证书
openssl x509 -req -sha256 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 3650 -out client.crt

生成客户端pfx或p12证书
openssl pkcs12 -export -in client.crt -inkey client.key -out client.p12

4.开启https，并校验客户端（双向认证）

4.1配置nginx，开启https

• 开启https请求

进入nginx目录，编辑nginx.conf – vim nginx.conf
找到HTTPS server
ssl_certificate 服务端crt证书路径
ssl_certificatie_key 服务端私钥路径

配置完以后 启动或者容器一下nginx
启动：在nginx目录执行 ./sbin/nginx
重启：在nginx目录执行 ./sbin/nginx -s reload
在浏览器访问是成功的，因为我们是自签证书，因此显示不安全

4.2开启客户端认证

vim nginx.conf继续编辑nginx.conf
ssl_client_certificate 指定客户端认证时使⽤的根证书路径，⽤来验证客户端证书的正确性，我们使用的自签ca证书签发的客户端证书，因此使用ca.crt
ssl_verify_client on 为开启客户端校验

配置完成后重启nginx ./sbin/nginx -s reload
为了方便测试。我们直接使用curl 命令进行测试
curl https://ip -k -v
ip为访问的具体ip地址
-k编码忽略服务端证书的校验，因为我们这里服务端证书也是自签的，所以要加上-k
不加-k,会有异常提示

-v为显示具体的信息，也可以不加
使用上述命令访问后

提示需要携带客户端的证书，说明我们配置的客户端认证已经生效了
curl --cert client.crt --key client.key https://ip -k

可以看到携带证书后访问是成功的，说明客户端已经认证成功了，因此https双向认证完成了

5.java代码

附一段java代码，代码来自 https://wenku.baidu.com/view/ee8e04315c0e7cd184254b35eefdc8d376ee1494.html

public class SSLService { 
   
    // 客户端证书路径，⽤了本地绝对路径，需要修改
    private final static String CLIENT_CERT_FILE = "C:\\Users\\tzx\\Desktop\\client.p12";
    // 客户端证书密码
    private final static String CLIENT_PWD = "131112";
    // 信任库路径，即keytool⽣成的那个⾃定义名称的库⽂件
    private final static String TRUST_STRORE_FILE = "D:\\Java\\jdk1.8.0_131\\jre\\lib\\security\\test.truststore";
    // 信任库密码，即keytool时的密码
    private final static String TRUST_STORE_PWD = "131112";
    private static String readResponseBody(InputStream inputStream) throws IOException { 
   
        try { 
   
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, Charset.forName("UTF-8")));
            StringBuffer sb = new StringBuffer();
            String buff = null;
            while ((buff = br.readLine()) != null) { 
   
                sb.append(buff + "\n");
            }
            return sb.toString();
        } finally { 
   
            inputStream.close();
        }
    }
    public static void httpsCall() throws Exception { 
   
        // 初始化密钥库
        KeyManagerFactory keyManagerFactory = KeyManagerFactory
                .getInstance("SunX509");
        KeyStore keyStore = getKeyStore(CLIENT_CERT_FILE, CLIENT_PWD, "PKCS12");
        keyManagerFactory.init(keyStore, CLIENT_PWD.toCharArray());
        // 初始化信任库
        TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory
                .getInstance("SunX509");
        KeyStore trustkeyStore = getKeyStore(TRUST_STRORE_FILE, TRUST_STORE_PWD, "JKS");
        trustManagerFactory.init(trustkeyStore);
        // 初始化SSL上下⽂
        SSLContext ctx = SSLContext.getInstance("SSL");
        ctx.init(keyManagerFactory.getKeyManagers(), trustManagerFactory
                .getTrustManagers(), null);
        SSLSocketFactory sf = ctx.getSocketFactory();
        HttpsURLConnection.setDefaultSSLSocketFactory(sf);
        String url = "https://blog.tzx.com";
        URL urlObj = new URL(url);
        HttpsURLConnection con = (HttpsURLConnection) urlObj.openConnection();
        con.setRequestProperty("User-Agent", "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 " +
                "(KHTML, like Gecko) Chrome/56.0.2924.87 Safari/537.36");
        con.setRequestProperty("Accept-Language", "zh-CN;en-US,en;q=0.5");
        con.setRequestMethod("GET");
        String res = readResponseBody(con.getInputStream());
        System.out.println(res);
    }
    /** * 获得KeyStore */
    private static KeyStore getKeyStore(String keyStorePath, String password, String type)
            throws Exception { 
   
        FileInputStream is = new FileInputStream(keyStorePath);
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance(type);
        ks.load(is, password.toCharArray());
        is.close();
        return ks;
    }
   public static void main(String[] args) throws Exception { 
   
    httpsCall(null);
  }
}

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