​ca 证书验证流程（CA双向认证完整实现步骤）

ca 证书验证流程（CA双向认证完整实现步骤）

一、基础概念注：以下概念除专业名词外，均为个人理解，不具备权威性，下面我们就来聊聊关于ca 证书验证流程?接下来我们就一起去了解一下吧!

ca 证书验证流程

一、基础概念

注：以下概念除专业名词外，均为个人理解，不具备权威性。

1、什么是系统安全管理

置于公网的系统，通常都需要一定的安全管理，据我个人理解，这里的安全管理主要分三个方面：

一是应用内的权限控制，比如具体应用的用户名、密码等；

二是应用数据传输过程中的安全机制，例如各种报文的加解密方案；

三是数据传输前的通讯安全机制，保证通讯双方都是可靠可信任的，PKI就是其中一个解决方案。

2、什么是PKI

PKI是 Public Key Infrastructure的简称，意思是公钥基础设施。

公钥基础设施是提供公钥加密和数字签名服务的系统或平台，目的是为了管理密钥和证书。通过证书和秘钥来确认通讯双方是否可信任。

3、什么是CA

CA是Certificate Authority的简称，即证书的签发机构，它是PKI的核心。

正常情况来说，CA是具有权威性的机构，通过CA获取证书需要给钱。

但是有的时候可能不想用CA机构的证书，又想要使用https站点，那么可能就需要自己生成证书，但是这种证书浏览器是认为不安全的，本文档后边的具体步骤即针对这种场景。

4、什么是https

https是http ssl，通俗点说，就是采用http通讯的安全传输协议，用来保证http传输过程中数据的机密性、完整性和可靠性，ssl需要证书。

5、单向认证

网络通讯是双向的，但是安全认证不一定都是双向。大多数情况下可能都是单向的，只需要客户端确认服务端是可靠的，而服务端不管客户端是否可靠。即客户端，比如浏览器会验证服务端证书，服务端不需要客户端证书。

6、双向认证

双向认证相对于单向认证，即客户端需要确认服务端是否可信，服务端也需要确认客户端是否可信。双方都要验证对方的证书。

二、实现步骤

1、环境

本次技术调研过程全程都在自己的电脑上，采用物理机加虚拟机的方式：

物理机：win8 ie

虚拟机：redhat6.4 nginx tomcat openssl

2、nginx安装

2.1、安装包准备

nginx安装需要依赖其他的一些组件，网上说有以下三个必要依赖：

openssl

pcre

zlib

但实际安装过程发现只有openssl是必要的，其他两个可以排除，因此实际安装时下载了两个安装包：

nginx-1.12.2.tar.gz

openssl-1.0.0a.tar.gz

2.2、安装openssl

2.2.1、解压

tar -zxvf openssl-1.0.0a.tar.gz

2.2.2、配置

进入解压后目录

./configure

2.2.3、编译

make

2.2.4、安装

make install

2.3、安装nginx

2.3.1、解压

tar -zxvf nginx-1.12.2.tar.gz

2.3.2、配置

进入解压后的文件夹配置，这里需要注意的是，使用参数排除了pcre和zlib，同时指定了openssl的安装目录，并指定安装ssl模块

./configure --without-http_rewrite_module --without-http_gzip_module --with-http_ssl_module --with-openssl=/home/tuzongxun/openssl/openssl-1.0.0a

2.3.3、编译

make

2.3.4、安装

make install

安装后会看到/usr/local目录中多了一个nginx目录，即nginx的安装目录

3、证书生成

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

openssl genrsa -out ca.key 2048 生成根证书私钥

制作根证书

openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt

3.2、生成服务端证书

先生成服务端私钥

openssl genrsa -out server.pem 1024

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

生成签发请求，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

根据签发请求和服务端私钥生成服务端证书

openssl x509 -req -sha256 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 3650 -out server.crt

4、单向认证

CA单向认证，只需要验证服务端是否可信即可，因此也就只需要上边的步骤生成了根证书和服务端证书即可，然后就可以配置nginx了。

4.1、nginx配置

进入nginx的安装目录找到nginx.conf文件更改配置

主要是更改server里的内容，更改后如下：

主要更改如下：

默认的 listen 80为 listen 443 ssl；

server_name指向之前生成服务端证书时指向的域名blog.tzx.com；

使用 ssl on开启ssl安全认证功能；

ssl_certificate指定服务端证书的地址，如/usr/local/nginx/ssl/server.crt;

ssl_certificate_key指定服务端私钥地址，如/usr/local/nginx/ssl/server.key;

ssl_session_timeout设置ssl session超时时间5m;

更改默认的跟访问路径/的路由为实际需要访问的资源，例如这里指向了tomcat默认端口（启动了tomcat才能访问，或者其他具有8080端口的可访问资源）。

原本根目录配置如下，现在注释掉：

# location / {

# root html;

# index index.html index.htm;

# }

修改之后配置如下：

location / {

proxy_pass http://172.23.130.205:8080/;

proxy_set_header Host $http_host;

proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;

proxy_set_header X-Forward-For $proxy_add_x_forwarded_for;

proxy_set_header HTTP_X_FORWARDED_FOR $remote_addr;

}

4.2、启动nginx

在nginx的sbin目录中启动nginx

4.3、修改客户端hosts文件，进行域名映射

由于上边的blog.tzx.com为自己虚拟的一个域名，所以电脑是不认识的，需要在客户端进行映射。

例如我这里要在自己的windows的ie浏览器中访问https://blog.tzx.com，就需要修改windows的hosts文件，C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts，在文件中添加如下一行：

172.23.130.205 blog.tzx.com

这里blog.tzx.com为虚拟域名，前边的ip是nginx所在linux虚拟机的ip，意思是在这个windows机器中访问blog.tzx.com时，实际要访问172.23.130.205机器。

4.4、客户端安装根证书

上边启动nginx，并配置hosts之后，ie浏览器中就可以访问https://blog.tzx.com了，但是会提示不安全的站点，点击之后才能继续访问：

点击继续访问之后如下：

成功打开tomcat默认访问页面，但是url栏会提示证书错误，这是因为客户端根本无法判断服务端证书的正确性，没有依据，所以需要在浏览器安装根证书。

以ie为例，步骤依次是：

设置——》internet 选项——》内容——》证书

点击证书之后选择“受信任的根证书颁发机构”——》”导入”——》“下一步”——》“浏览”，然后选择根证书进行安装，这里的根证书即在linux中生成的ca.crt，需要先从linux中下载过来。

安装完成之后看到我们自己的CA机构信息：

清楚ie缓存，重新启动ie之后，再访问https://blog.tzx.com会看到可以直接访问了，并且没有了证书错误的提示，单向认证完毕：

5、双向认证

单向认证是客户端根据ca根证书验证服务端提供的服务端证书和私钥；双向认证还要服务端根据ca根证书验证客户端证书和私钥，因此双向认证之前还需要生成客户端证书和私钥。

5.1、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，其他信息最好是和服务端的不一样。

客户端证书比服务端稍微多一步的就是，需要对客户端证书和私钥进行打包处理，这里方便安装以后后续访问时候携带，一般都是使用pkcs12进行打包：

openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12

打包时需要输入证书密码

5.2、nginx配置

双向认证，需要在nginx中开启服务端对客户端的认证，需要在server里加入如下的配置：

ssl_client_certificate /usr/local/nginx/ssl/ca.crt;

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，作用应该等同上边浏览器安装的根证书；

ssl_verify_client on;开启客户端认证。

重启nginx，目前我的nginx没有安装成服务，因此是先kill进程，再启动。

5.3、客户端认证

上边的步骤之后，再次到ie中访问https://blog.tzx.com无法访问，结果如下：

原因就是nginx已经开启了客户端CA认证，但是这一次的访问没有携带客户端证书等信息。

解决办法就是在ie中安装之前打包的pkcs12个人证书和秘钥，之后访问的时候可以选择携带这个证书及秘钥，就可以认证通过。

安装类似之前的ca根证书安装：

设置——》internet 选项——》内容——》证书，然后选择个人中的导入，输入密码后进行安装：

证书安装完成后，再次清楚ie缓存，然后重启浏览器访问，会看到如下弹窗：

点击确定后，浏览器就会发送这个证书给nginx服务端，然后正常显示tomcat界面：

至此，整个CA双向认证过程实现完毕。

5.4、java客户端认证

以java程序作为客户端，原理是一样的，也需要客户端请求时携带客户端证书和秘钥，并且客户端需要保存根证书，用来验证服务端证书的可靠性，所以首先需要安装根证书。

5.4.1、根证书安装

根证书可以使用jdk的keytool工具安装，方式有很多种，这里只选用库文件的模式。

首先，把根证书ca.crt复制一份，重命名为ca.cer，然后把这个文件复制到jdk的jre\lib\security目录下，在这个目录中进行根证书的安装：

keytool -keystore test.truststore -keypass 131112 -storepass 131112 -alias DemoCA -import -trustcacerts -file ca.cer

其中，test.truststore可以自定义名称，密码自定义，DemoCA别名自定义，ca.cer即刚才复制过来的文件，最后需要输入一个y确认信任。

如上图，便代表安装成功，这个证书就会被jdk信任。（理论上说，也可使用代码调用keytool安装证书）

5.4.2、java客户端代码

以下代码来自网络：https://www.cnblogs.com/dreamingodd/p/7491098.html

@Service

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);

}

}

运行上边的main方法，即可看到打印出字符串歌手的tomcat首页的html代码。

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