HTTPS证书生成原理和部署细节


服务器证书导入到java信任库_服务器证书导入到java信任库


作者: 小胡子哥  2015-10-05 15:29:39 本文发布时间为2015年10月05日15时29分39秒  分类: 网络安全   标签: HTTPS  下面是正文内容 评论数: 20条评论  热度: 3753


今天摸索了下 HTTPS 的证书生成，以及它在 Nginx 上的部署。由于博客托管在 github 上，没办法部署证书，先记录下，后续有需要方便快捷操作。本文的阐述不一定完善，但是可以让一个初学者了解大致的原理，同时跟着操作可以为自己的博客/网站部署一个 HTTPS 证书。

服务器证书导入到java信任库_HTTPS证书生成原理和部署细节_02



网站部署 HTTPS 的重要性

看看下面，部分电信用户访问京东首页的时候，会看到右下角有一个浮动广告：


服务器证书导入到java信任库_服务器证书导入到java信任库_03

小白用户以为是京东有意放置的，细心的用户会发现，这个 iframe 一层嵌一层的恶心广告很明显是电信/中间人通过 DNS 劫持注入进去的，十分恶心，没有关闭按钮。

随着互联网的快速发展，我们几乎离不开网络了，聊天、预订酒店、购物等等，我们的隐私无时无刻不暴露在这庞大的网络之中，HTTPS 能够让信息在网络中的传递更加安全，增加了 haker 的攻击成本。

HTTPS 区别于 HTTP，它多了加密(encryption)，认证(verification)，鉴定(identification)。它的安全源自非对称加密以及第三方的 CA 认证。

简述 HTTPS 的运作

服务器证书导入到java信任库_服务器端_04

如上图所示，简述如下：

random-client

  • ，传到服务器端（Say Hello)

random-server

  • ，和着公钥，一起回馈给客户端（I got it)

premaster secret

  • （通过 

random-client

  • 、

random-serverpremaster secret

  • ，此时客户端和服务器端都拥有了三个要素：

random-client

  • 、

random-server

  •  和 

premaster secretsession key

CA 数字证书认证中心

如果网站只靠上图运作，可能会被中间人攻击，试想一下，在客户端和服务端中间有一个中间人，两者之间的传输对中间人来说是透明的，那么中间人完全可以获取两端之间的任何数据，然后将数据原封不动的转发给两端，由于中间人也拿到了三要素和公钥，它照样可以解密传输内容，并且还可以篡改内容。

为了确保我们的数据安全，我们还需要一个 CA 数字证书。HTTPS的传输采用的是非对称加密，一组非对称加密密钥包含公钥和私钥，通过公钥加密的内容只有私钥能够解密。上面我们看到，整个传输过程，服务器端是没有透露私钥的。而 CA 数字认证涉及到私钥，整个过程比较复杂，我也没有很深入的了解，后续有详细了解之后再补充下。

CA 认证分为三类：DV ( domain validation)，OV ( organization validation)，EV ( extended validation)，证书申请难度从前往后递增，貌似 EV 这种不仅仅是有钱就可以申请的。

对于一般的小型网站尤其是博客，可以使用自签名证书来构建安全网络，所谓自签名证书，就是自己扮演 CA 机构，自己给自己的服务器颁发证书。

生成密钥、证书

第一步，为服务器端和客户端准备公钥、私钥


# 生成服务器端私钥


openssl genrsa -out server.key 1024


# 生成服务器端公钥


openssl rsa -in server.key -pubout -out server.pem






# 生成客户端私钥


openssl genrsa -out client.key 1024


# 生成客户端公钥


openssl rsa -in client.key -pubout -out client.pem


第二步，生成 CA 证书


# 生成 CA 私钥


openssl genrsa -out ca.key 1024


# X.509 Certificate Signing Request (CSR) Management.


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


# X.509 Certificate Data Management.


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


在执行第二步时会出现：


➜ keys openssl req -new -key ca.key -out ca.csr


You are about to be asked to enter information that will be incorporated


into your certificate request.


What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.


There are quite a few fields but you can leave some blank


For some fields there will be a default value,


'.', the field will be left blank.


-----


Country Name (2 letter code) [AU]:CN


State or Province Name (full name) [Some-State]:Zhejiang


Locality Name (eg, city) []:Hangzhou


Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:My CA


Organizational Unit Name (eg, section) []:


Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:localhost


Email Address []:


Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []: 这一项，是最后可以访问的域名，我这里为了方便测试，写成 localhost，如果是为了给我的网站生成证书，需要写成barretlee.com。

第三步，生成服务器端证书和客户端证书


# 服务器端需要向 CA 机构申请签名证书，在申请签名证书之前依然是创建自己的 CSR 文件


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


# 向自己的 CA 机构申请证书，签名过程需要 CA 的证书和私钥参与，最终颁发一个带有 CA 签名的证书


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




# client 端


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


# client 端到 CA 签名


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


此时，我们的 keys 文件夹下已经有如下内容了：


.


.js


.js


└── keys


.crt


.csr


.key


.pem


.srl


.crt


.csr


.key


.pem


.crt


.csr


.key


└── server.pem


看到上面两个 js 文件了么，我们来跑几个demo。

HTTPS本地测试

服务器代码：


// file http-server.js


var https = require( 'https');


var fs = require( 'fs');




var


key: fs.readFileSync( './keys/server.key'),


cert: fs.readFileSync( './keys/server.crt')


};




function(req, res) {


200);


'hello world');


8000);


短短几行代码就构建了一个简单的 https 服务器，options 将私钥和证书带上。然后利用 curl 测试：


➜ https curl //localhost:8000


curl: (60) SSL certificate problem: Invalid certificate chain


More details here: http://curl.haxx.se/docs/sslcerts.html




"bundle"


of Certificate Authority (CA) public keys (CA certs). If the default


't adequate, you can specify an alternate file


using the --cacert option.


If this HTTPS server uses a certificate signed by a CA represented in


the bundle, the certificate verification probably failed due to a


problem with the certificate (it might be expired, or the name might


not match the domain name in the URL).


's verification of the certificate, use


the -k (or --insecure) option.


curl //localhost:8000 一堆提示，原因是没有经过 CA 认证，添加-k


➜ https curl -k //localhost:8000


hello world%


这样的方式是不安全的，存在我们上面提到的中间人攻击问题。可以搞一个客户端带上 CA 证书试试：


// file http-client.js


var https = require( 'https');


var fs = require( 'fs');




var


hostname: "localhost",


port: 8000,


path: '/',


methed: 'GET',


key: fs.readFileSync( './keys/client.key'),


cert: fs.readFileSync( './keys/client.crt'),


ca: [fs.readFileSync( './keys/ca.crt')]


};




new




var req = https.request(options, function(res) {


'utf-8');


'data', function(d) {


console.log(d);


});


});


req.end();




'error', function(e) {


console.log(e);


});


node http-server.js，然后执行


➜ https node https-client.js


hello world


hello world，说明证书生成的时候存在问题。也可以通过浏览器访问：

服务器证书导入到java信任库_服务器端_05

提示错误：

此服务器无法证明它是localhost；您计算机的操作系统不信任其安全证书。出现此问题的原因可能是配置有误或您的连接被拦截了。

原因是浏览器没有 CA 证书，只有 CA 证书，服务器才能够确定，这个用户就是真实的来自 localhost 的访问请求（比如不是代理过来的）。

继续前往localhost（不安全） 这个链接，相当于执行 curl -k //localhost:8000。如果我们的证书不是自己颁发，而是去靠谱的机构去申请的，那就不会出现这样的问题，因为靠谱机构的证书会放到浏览器中，浏览器会帮我们做很多事情。初次尝试的同学可以去 startssl.com 申请一个免费的证书。

Nginx 部署

ssh 到你的服务器，对 Nginx 做如下配置：

server_names barretlee.com               *.barretlee.com

on;            

ssl_certificate

ssl_certificate_key

ssl_protocols TLSv1 TLSv1.              1 TLSv1.              2;            

ssl_ciphers               "EECDH+ECDSA+AESGCM EECDH+aRSA+AESGCM EECDH+ECDSA+SHA384EECDH+ECDSA+SHA256 EECDH+aRSA+SHA384 EECDH+aRSA+SHA256 EECDH+aRSA+RC4EECDH EDH+aRSA RC4 !aNULL !eNULL !LOW !3DES !MD5 !EXP !PSK !SRP !DSS !MEDIUM";            

# Add perfect forward secrecy

ssl_prefer_server_ciphers               on;            

add_header Strict-Transport-Security               "max-age=31536000; includeSubdomains";

会发现，网页 URL 地址框左边已经多出了一个小绿锁。当然，部署好了之后可以去这个网站看看测评分数，如果分数是 A+，说明你的 HTTPS 的各项配置都还不错，速度也很快。

小结

好吧，我也是初次尝试，本地测试是 ok 的，由于买的阿里云服务器到期了也没续费，就没远程折腾，其实本地 Nginx + Nodejs，然后 Hosts 配置域名也是可以较好模拟的。文中很多地方描述的可能不是十分准确，提到的点也不够全面，如果有错误，还请斧正！