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mTLS: openssl创建CA证书

news 来源：原创 2024/5/20 15:46:41

证书可以通过openssl或者keytool创建，在本篇文章中，只介绍openssl。

openssl 生成证书

申请操作流程

  1. 生成ca证书私钥, 文件名：ca.key
  2. 生成ca证书，文件名：ca.crt
  3. 生成Server/Client 证书私钥，文件名：server.key, client.key
  4. 生成Server/Client 证书签名请求，文件名：server.csr, client.csr
  5. 生成v3扩展文件(可选)，文件名：v3.ext
  6. 生成Server/Client 证书，文件名：server.crt, client.crt

示意图如下：
在这里插入图片描述

证书签名请求的机构信息

在生成证书签名请求(csr)时，需要补充机构信息，如下：

参数名称subject 简写参数值示例
Country NameC国家代码比如中国就是CN
State or Province NameST省名称Zhejiang
Locality NameL城市名称Hangzhou
Organization NameO机构名称
Organizational Unit NameOU机构单位名称
Common NameCN重点参数：授权给什么，因为机构是根节点所以是授权给自己域名:www.test.com
IP:xxx.xxx.xxx.xxx
Email AddressemailAddress邮件地址

生成证书

通过下两种方法创建证书后，最后得到有用的文件分别为：

端文件
服务器端ca.crt、server.crt、pkcs8_server.key
客户端端ca.crt、client.crt、pkcs8_client.key

私钥无密码

生成ca证书私钥, 文件名：ca.key

执行下面的命令，会输出ca.key文件

openssl genrsa -out ca.key 2048

生成ca证书，文件名：ca.crt

使用下面命令生成ca根证书，输出一个有效期36500天的ca.crt文件

openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt -days 36500

上面的命令需要在命令窗口中补充subject信息(注意修改-subj 中的参数)，使用下面的命令直接将subject信息传入，无需在命令窗口慢慢补充

openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt  -days 36500 -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Organization Company/OU=Organizational Unit Name/CN=www.ts.com/emailAddress=m@ts.com sign CA"

注意: 如果ca.crt过期，新旧ca.crt的subject参数信息需要完全一样，否则对那些由旧ca.crt签名生成的证书进行校验时会失败报错。

生成Server/Client 证书私钥，文件名：server.key, client.key

生成服务器端私钥

openssl genrsa -out server.key 2048

生成客户端私钥

openssl genrsa -out client.key 2048

生成Server/Client 证书签名请求，文件名：server.csr, client.csr

生成Server证书:
生成服务器端的csr文件，为生成服务器证书做准备

openssl req -new -key server.key -out server.csr

或者添加-subj参考快速生成服务器端的csr文件(注意修改-subj 中的参数)：

openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Server Company/OU=Server Unit Name/CN=ser.ts.com/emailAddress=ser@ts.com"

生成Client证书:
生成client 端csr文件，为生成client证书做准备

openssl req -new -key client.key -out client.csr

或者添加-subj参考快速生成client端的csr文件(注意修改-subj 中的参数)：

openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Client Company/OU=Client Unit Name/CN=cli.ts.com/emailAddress=cli@ts.com"

生成Server/Client 证书，文件名：server.crt, client.crt

生成服务器端证书crt文件

openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in server.csr -out server.crt -days 36500

生成client 端证书crt文件

openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in client.csr -out client.crt -days 36500

将key转换为PK8

转换服务端key为PK8

openssl pkcs8 -topk8 -in server.key -out pkcs8_server.key -nocrypt

转换客户端key为PK8

openssl pkcs8 -topk8 -in client.key -out pkcs8_client.key -nocrypt

私钥有密码

生成ca的私钥和证书, 文件名：ca.key, ca.crt

openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -days 36500

快速生成方法(注意修改-subj 中的参数)：

openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -days 36500 -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Organization Company/OU=Organizational Unit Name/CN=www.ts.com/emailAddress=m@ts.com sign CA"

注意：使用这种方式需要记好私钥密码，尤其是ca.key的密码， 如果ca.crt过期，续期生成新的ca.crt时需要用到。

生成Server/Client 证书私钥，文件名：server.key, client.key

生成服务端和客户端私钥

openssl genrsa -des3 -out server.key 1024

生成客户端私钥

openssl genrsa -des3 -out client.key 1024

生成Server/Client 证书签名请求，文件名：server.csr, client.csr

根据 server.key 生成服务端的server.csr 文件

openssl req -new -key server.key -out server.csr

根据 client.key 生成客户端的client.csr 文件

openssl req -new -key client.key -out client.csr

如果觉得上面的命令麻烦的话， 可以添加-subj参数(注意修改-subj 中的参数)，快速生成。

快速生成server.csr:

openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Server Company/OU=Server Unit Name/CN=ser.ts.com/emailAddress=ser@ts.com"

快速生成client.csr

openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Client Company/OU=Client Unit Name/CN=cli.ts.com/emailAddress=cli@ts.com"

生成Server/Client 证书，文件名：server.crt, client.crt

根据 ca 证书签名申请 server.csr 生成 服务端的x509 证书：

openssl x509 -req -days 36500 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt

根据 ca 证书签名申请 client.csr 生成客户端的x509 证书：

openssl x509 -req -days 36500 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt

#如果需要和ip绑定则加上参数。
服务端-server.crt

openssl x509 -req -days 36500 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extfile <(printf "subjectAltName=IP:127.0.0.1")

客户端-client.crt

openssl x509 -req -days 36500 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt -extfile <(printf "subjectAltName=IP:127.0.0.1")

将key转换为不需要密码的PK8

转换服务端key为PK8

openssl pkcs8 -topk8 -in server.key -out pkcs8_server.key -nocrypt

转换客户端key为PK8

openssl pkcs8 -topk8 -in client.key -out pkcs8_client.key -nocrypt

完整操作命令

openssl 私钥无密码

mtls证书生成#生成ca证书,在目录中输出 ca.key 和 ca.crt 文件
openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -days 36500
openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt#生成 CA 私钥
openssl genrsa -out ca.key 2048
#生成ca证书,在目录中输出 ca.crt 文件
openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt -days 36500
#生成ca证书,在目录中输出 ca.crt 文件(直接填充subject参数), -subj参数 "C=cn, ST=zj, L=hz, O=ser-ts, OU=ser-ts-un, CN=ser.ts.com, emailAddress=ser@ts.com"
openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt  -days 36500 -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Organization Company/OU=Organizational Unit Name/CN=www.ts.com/emailAddress=m@ts.com sign CA"openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt  -days 36500 -sha256 -extensions v3_ca -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Organization Company/OU=Organizational Unit Name/CN=www.ts.com/emailAddress=m@ts.com sign CA"#生成CA的csr文件，保存必要信息;生成CA的证书文件crt文件 
#该命令生成的ca.crt文件在mtls场景会报:io.netty.handler.codec.DecoderException: javax.net.ssl.SSLHandshakeException: sun.security.validator.ValidatorException: PKIX path validation failed: sun.security.validator.ValidatorException: TrustAnchor with subject "CN=xxx, OU=xx, O=xx, L=hz, ST=zj, C=cn" is not a CA certificate
#以上异常产生的具体原因本人暂时未知
---
openssl req -new -key ca.key -out ca.csr
openssl x509 -req -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt
---#
#生成服务器端私钥
openssl genrsa -out server.key 2048
#生成服务器端公钥
openssl rsa -in server.key -pubout -out server.pem
#生成服务器端的csr文件，为生成服务器证书做准备
openssl req -new -key server.key -out server.csr
#生成服务器端的csr文件(直接填充subject参数)
openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Server Company/OU=Server Unit Name/CN=ser.ts.com/emailAddress=ser@ts.com"
#生成服务器端证书crt文件
openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in server.csr -out server.crt -days 36500
#转换服务端key为PK8
openssl pkcs8 -topk8 -in server.key -out pkcs8_server.key -nocrypt#生成客户端私钥
openssl genrsa -out client.key 2048
#生成客户端公钥
openssl rsa -in client.key -pubout -out client.pem
#生成client 端csr文件，为生成client证书做准备
openssl req -new -key client.key -out client.csr
#生成client 端csr文件(直接填充subject参数)
openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Client Company/OU=Client Unit Name/CN=cli.ts.com/emailAddress=cli@ts.com"
#生成client 端证书crt文件
openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in client.csr -out client.crt -days 36500
#转换客户端key为PK8
openssl pkcs8 -topk8 -in client.key -out pkcs8_client.key -nocrypt

openssl 私钥有密码

#生成ca证书,输出 ca.key 和 ca.crt 文件
openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -days 36500
#生成ca证书,输出 ca.key 和 ca.crt 文件
openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -days 36500 -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Organization Company/OU=Organizational Unit Name/CN=www.ts.com/emailAddress=m@ts.com sign CA"#生成服务端和客户端私钥
openssl genrsa -des3 -out server.key 1024
openssl genrsa -des3 -out client.key 1024#根据 key 生成 csr 文件
openssl req -new -key server.key -out server.csr
openssl req -new -key client.key -out client.csr
#根据 key 生成 csr 文件,快速生成csr文件
openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Server Company/OU=Server Unit Name/CN=ser.ts.com/emailAddress=ser@ts.com"
openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Client Company/OU=Client Unit Name/CN=cli.ts.com/emailAddress=cli@ts.com"#根据 ca 证书 server.csr 和 client.csr 生成 x509 证书
openssl x509 -req -days 36500 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt
openssl x509 -req -days 36500 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt
#如果需要和ip绑定则加上参数
openssl x509 -req -days 36500 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extfile <(printf "subjectAltName=IP:127.0.0.1")
openssl x509 -req -days 36500 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt -extfile <(printf "subjectAltName=IP:127.0.0.1")#将 key 文件进行 PKCS#8 编码
openssl pkcs8 -topk8 -in server.key -out pkcs8_server.key -nocrypt
openssl pkcs8 -topk8 -in client.key -out pkcs8_client.key -nocrypt

SSLHandshakeException：TrustAnchor with subject “CN=xxx, OU=xx, O=xx, L=hz, ST=zj, C=cn” is not a CA certificate 解决办法：

详细错误信息：
io.netty.handler.codec.DecoderException: javax.net.ssl.SSLHandshakeException: sun.security.validator.ValidatorException: PKIX path validation failed: sun.security.validator.ValidatorException: TrustAnchor with subject "CN=xxx, OU=xx, O=xx, L=hz, ST=zj, C=cn" is not a CA certificate
原因：
使用下面的命令生成ca.crt

openssl req -new -key ca.key -out ca.csr
openssl x509 -req -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt

解决办法：

  1. 规避措施：
    应用程序启动时，在启动参数里加上如下参数，不进行校验是否为CA
    -Djdk.security.allowNonCaAnchor=true
  2. 根本解决方法：
    在生成CA证书时明确添加是否为CA的标识 -ext BasicConstraints=ca:true
  3. 使用上面的两种方法生成ca.crt

参考

局域网内搭建浏览器可信任的SSL证书
openssl创建CA证书教程
生成可信任的https证书
基于Netty的MQTT Server实现并支持SSL
记一次TrustAnchor with subject异常解决
手动实现CA数字认证（java）
java编程方式生成CA证书

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