openssl自签名CA证书

本文非原创，系浏览各博客后结合自身使用的一个总结，方便回顾。

前情提要

什么是x509证书链

x509证书一般会用到三类文件，key，csr，crt。
key是私用密钥，openssl格式，通常是rsa算法。
csr是证书请求文件，用于申请证书。在制作csr文件的时候，必须使用自己的私钥来签署申请，还可以设定一个密钥。
crt是CA认证后的证书文件（windows下面的csr，其实是crt），签署人用自己的key给你签署的凭证。

概念

根证书 生成服务器证书，客户端证书的基础。自签名。
服务器证书 由根证书签发。配置在服务器上。
客户端证书 由根证书签发。配置在服务器上，并发送给客户，让客户安装在浏览器里。

（把根证书安装到浏览器的受信CA中，访问服务器时就不会出警告了。）

首先要有一个CA根证书，然后用CA根证书来签发用户证书。用户进行证书申请：一般先生成一个私钥，然后用私钥生成证书请求(证书请求里应含有公钥信息)，再利用证书服务器的CA根证书来签发证书。

步骤

自签名CA根证书

1、/root/ca目录下创建4个子目录：

newcerts：存放CA签署过的数字证书。
private：存放CA的私钥。
conf：存放一些简化参数用的配置文件。
server：存放服务器证书文件。

2、制作ca.key 私钥

openssl genrsa -out /root/ca/private/ca.key 2048

3、生成pem格式的根证书

openssl req -x509 -new -nodes \
-key /root/ca/private/ca.key \
-sha256 -days 1024 \
-out /root/ca/private/ca.pem

接下来提示将如下显示：
Country Name (2 letter code) [XX]:CN
State or Province Name (full name) []:GuangDong
Locality Name (eg, city) [Default City]:ShenZhen
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Fatri
Organizational Unit Name (eg, section) []:Test
Common Name (eg, your name or your server’s hostname) []: *.fatri.cn
Email Address []:[email protected]

4、.pem转化为.crt(用于浏览器信任)

openssl x509 -outform der -in /root/ca/private/ca.pem -out /root/ca/private/ca.crt

签发服务器证书（客户端证书同理）

1、创建文件ca.conf

[req]
default_bits = 2048
prompt = no
default_md = sha256
distinguished_name = dn

[dn]
C = CN
ST = GuangDong
L = ShenZhen
O = Fatri
OU = Test
emailAddress = [email protected]
CN = *.fatri.cn

2、创建文件v3.ext

authorityKeyIdentifier=keyid,issuer
basicConstraints=CA:FALSE
keyUsage = digitalSignature, nonRepudiation, keyEncipherment, dataEncipherment
subjectAltName = @alt_names

[alt_names]
DNS.1 = *.fatri.cn 
DNS.2 = localhost
IP.1 = 172.28.2.105
IP.2 = 172.28.2.107

3、生成服务端证书签名请求，同时生成服务端私钥（nginx用）

openssl req -new -sha256 -nodes \
-out /root/ca/server/server.csr \
-newkey rsa:2048 -keyout /root/ca/server/server.key \
-config /root/ca/conf/ca.cnf

4、用ca私钥以ca的名义(ca.pem)给网站证书签名，加上v3.ext中的配置

openssl x509 -req -in /root/ca/server/server.csr \
-CA /root/ca/private/ca.pem \
-CAkey /root/ca/private/ca.key \
-CAcreateserial -out /root/ca/server/server.crt -days 1800 -sha256 -extfile /root/ca/conf/v3.ext

至此证书生成完毕！
接下来是使用流程。

服务端Nginx配置SSL

1、启动Nginx容器

docker run -d --name nginx-test --restart always\  
-p 81:8080 -p 444:443 \ 
-v /usr/local/nginx/nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf:ro  \  
-v /root/ca:/root/ca \ 
nginx:1.17.3

解释:
-d:后台运行 --name:容器名 --restart:重启设置
-p:端口映射(宿主机端口:容器内端口)
-v:数据挂载(容器内目录挂载到宿主机, ro将容器内配置文件设为只读模式, 只能在宿主机修改nginx配置)

2、打开防火墙端口81、444

firewall-cmd --add-port 81/tcp --permanent --zone=public
firewall-cmd --add-port 444/tcp --permanent --zone=public
firewal-cmd --reload

3、配置nginx.conf, 为了开发方便同时开启了http和https的访问，如果局域网统一配置了域名，不需要更改主机host就可以关闭8080端口或者将其重定向至443。

worker_processes  auto;

events {
   worker_connections  1024;
}

http {
   include             mime.types;
   default_type        application/octet-stream;
   sendfile            on;

   proxy_set_header X-Forward-For  $proxy_add_x_forwarded_for;
   # 请求主机头字段，否则为服务器名称
   proxy_set_header Host           $host;
   # 客户端ip地址
   proxy_set_header X-Real-IP      $remote_addr;
   # 包含请求参数的原始URI，不包含主机名
   proxy_set_header Request-Url    $request_uri;

   # 配置共享会话缓存大小，视站点访问情况设定
   ssl_session_cache   shared:SSL:10m;
   # 配置会话超时时间
   ssl_session_timeout 10m; 

   map $http_upgrade $connection_upgrade {
       default upgrade;
       ''      close;
   }

   upstream shadow {
       server 172.20.0.104:8080 weight=1;
   }
  
   upstream web {
       server 172.20.0.109:8080 weight=1;
   }

   server {
       listen       8080;
       listen       443 ssl;
       server_name *.fatri.cn;
       ssl_certificate /root/ca/server/server.crt;
       ssl_certificate_key /root/ca/server/server.key;

       # 设置长连接
       keepalive_timeout   70;
         
       # 以下两项不建议显示设定
       # ssl_protocols  SSLv2 SSLv3 TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2; 
       # 定义算法        
       # ssl_ciphers  ALL:!ADH:!EXPORT56:RC4+RSA:+HIGH:+MEDIUM:+LOW:+SSLv2:+EXP;         

       # 优先采取服务器算法
       ssl_prefer_server_ciphers   on;

       location / {
           proxy_pass http://web;
       }
       location /api/v1/ws {
           proxy_pass http://shadow; 
           proxy_http_version 1.1;
           proxy_set_header Upgrade $http_upgrade;
           proxy_set_header Connection $connection_upgrade;
       }
   }
}

nginx重定向http请求配置(未测试)

server {
    listen 80;
    server_name *.fatri.cn;
    return 301 https://$host$request_uri;
}

server {
    listen 443 ssl;
    server_name  example.org;
    root /etc/nginx/wwwroot/;
    charset utf-8;

    ssl_certificate /etc/nginx/ssl/example.org.bundle.crt;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/example.org.key;
    
    # ...
}

4、修改Nginx配置文件nginx.conf, 修改后重启容器使配置生效

docker restart nginx-test

由于不是买的官方CA证书，所以需要让浏览器信任CA。

客户端添加信任证书

双击根ca.crt导入证书（也可从控制面板搜索管理系统证书导入）

选择受信任的根证书颁发机构

配置主机映射

# 1、修改host
win10到C:\Windows\System32\drivers\etc目录下修改host（可先用文本编辑保存到桌面，在修改后缀名拖回文件夹覆盖原文件）
mac直接命令行`sodo vi /etc/hosts`

# 2、添加映射
172.28.2.105   dev.fatri.cn

# 3、刷新配置
win10还需进入终端输入`ipconfig/flushdns`刷新配置
mac应该直接修改后就生效