如何创建和签署 SSL/TLS 证书

2025-06-07

如何创建和签署 SSL/TLS 证书

在上一篇文章中，我们讨论了数字证书如何帮助身份验证并在 TLS 中提供安全可靠的密钥交换过程。

今天我们将详细学习如何生成证书并由证书颁发机构 (CA) 签署。

在本教程中，我们不会将证书签名请求 (CSR) 提交给真正的 CA。相反，我们将同时扮演两个角色：证书颁发机构 (CA) 和证书申请人。

因此，我们要做的如下：

  1. 第一步，我们将为 CA 生成私钥及其自签名证书。它们稍后将用于签署 CSR。
  2. 第二步，我们将为想要使用 TLS 的 Web 服务器生成私钥及其配对的 CSR。
  3. 最后，我们将使用 CA 的私钥来签署 Web 服务器的 CSR 并取回签署的证书。

为了完成所有这些操作，我们需要openssl安装。如果你使用的是 Mac，它可能已经安装好了。你可以运行以下命令来查看它正在运行的版本：



openssl version
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就我而言，它是LibreSSL版本 2.8.3。

自由主义者

我们可以通过此链接访问其手册文档。

手动 openssl

1.生成CA的私钥和证书

我们要使用的第一个命令是openssl req，它代表请求。此命令用于创建和处理证书签名请求。它也可以用于为 CA 创建自签名证书，这正是我们第一步想要的。



openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -days 365 -keyout ca-key.pem -out ca-cert.pem
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该-x509选项用于告诉 openssl 输出自签名证书而不是证书请求。如果您不知道，X509只是公钥证书的标准格式。

该-newkey rsa:4096选项的作用是告诉 openssl 同时创建一个新的 RSA 私钥（4096 位）及其证书请求。由于我们同时使用此-x509选项，因此它将输出证书而不是证书请求。

下一个选项是-days 365，它指定证书有效的天数。

然后我们使用-keyout选项告诉 openssl 将创建的私钥写入ca-key.pem文件

最后，-out选择将证书写入ca-cert.pem文件。

当我们运行此命令时，openssl 将开始生成私钥。

生成私钥

一旦生成密钥，我们将被要求提供一个密码，该密码将用于在将私钥写入 PEM 文件之前对其进行加密。

为什么要加密？因为如果私钥文件被黑客入侵，黑客在不知道密码的情况下无法使用它做任何事情。

接下来，openssl会要求我们提供一些身份信息来生成证书：

  • 国家代码
  • 州或省名称
  • 组织名称
  • 单位名称
  • 通用名称（或域名）
  • 电子邮件地址

就这样！证书和私钥文件将成功生成。

生成的密钥和证书

如果我们检查私钥文件ca-key.pem，我们可以看到它显示ENCRYPTED PRIVATE KEY：



-----BEGIN ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
MIIJnzBJBgkqhkiG9w0BBQ0wPDAbBgkqhkiG9w0BBQwwDgQILfki090rvloCAggA
MB0GCWCGSAFlAwQBKg...GNYc7i9SVDBoA==
-----END ENCRYPTED PRIVATE KEY-----
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ca-cert.pem另一方面，证书未加密，而仅经过 base64 编码，因为它仅包含公钥、身份信息和每个人都可以看到的签名。



-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIFxjCCA64CCQCNT+eP2vjJxzANBgkqhkiG9w0BAQsFADCBpDELMAkGA1UEBhMC
RlIxEjAQBgNVBAgMC...udJwE7HnnA7lpA
-----END CERTIFICATE-----
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我们可以使用openssl x509命令显示此证书中编码的所有信息。此命令也可用于签署证书请求，我们稍后会看到。



openssl x509 -in ca-cert.pem -noout -text
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这里我们使用-in选项传入 CA 的证书文件。并使用-noout选项告诉它不要输出原始的 base64 编码值。我们之所以使用-text选项，是因为我们想以可读的文本格式显示它。

查看证书

现在我们可以看到证书的所有信息，例如版本号、序列号。由于这是一个自签名证书，因此颁发者和主体是相同的。然后是 RSA 公钥和签名。

我要复制此命令并将其保存到gen.sh脚本中。我希望通过此脚本自动执行生成一组密钥和证书的过程。

文件 gen.sh

在进入第二步之前，我将向您展示另一种提供身份信息的方法，而无需像以前那样以交互方式输入。为此，我们必须在命令-subj中添加 (subject) 选项openssl req：



openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -days 365 -keyout ca-key.pem -out ca-cert.pem -subj "/C=FR/ST=Occitanie/L=Toulouse/O=Tech School/OU=Education/CN=*.techschool.guru/emailAddress=techschool.guru@gmail.com"
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在此主题字符串中：

  • /C=FR代表国家
  • /ST=Occitanie适用于州或省
  • /L=Toulouse代表地名或城市
  • /O=Tech School适用于组织
  • /OU=Education适用于组织单位
  • /CN=*.techschool.guru是通用名称或域名
  • /emailAddress=techschool.guru@gmail.com用于电子邮件地址

现在让我们rm *.pem在脚本顶部添加命令（删除所有 pem 文件）gen.sh，并在终端中运行它。



rm *.pem

# 1. Generate CA's private key and self-signed certificate
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -days 365 -keyout ca-key.pem -out ca-cert.pem -subj "/C=FR/ST=Occitanie/L=Toulouse/O=Tech School/OU=Education/CN=*.techschool.guru/emailAddress=techschool.guru@gmail.com"

echo "CA's self-signed certificate"
openssl x509 -in ca-cert.pem -noout -text

# 2. Generate web server's private key and certificate signing request (CSR)

# 3. Use CA's private key to sign web server's CSR and get back the signed certificate
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我们仍然被提示输入密码，但它不再要求身份信息，因为我们已经在主题选项中提供了这些信息。

2. 生成 Web 服务器的私钥和 CSR

现在下一步是为我们的 Web 服务器生成私钥和 CSR。

它与我们在第一步中使用的命令几乎相同。不同之处在于，这次我们不想进行自签名，因此应该删除该-x509选项。-days由于我们不创建证书，而只是创建 CSR，因此该选项也应该删除。



openssl req -newkey rsa:4096 -keyout server-key.pem -out server-req.pem -subj "/C=FR/ST=Ile de France/L=Paris/O=PC Book/OU=Computer/CN=*.pcbook.com/emailAddress=pcbook@gmail.com"
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输出密钥的名称应为server-key.pem。输出证书请求文件应为server-req.pem。主题应包含我们的 Web 服务器信息。

现在，当我们运行此命令时，将生成加密的私钥和证书签名请求文件。

生成服务器密钥和证书

这次，server-req.pem文件中显示的是CERTIFICATE REQUEST，而不是文件CERTIFICATE中的ca-cert.pem。这是因为它不是像之前那样的证书，而是证书签名请求。



-----BEGIN CERTIFICATE REQUEST-----
MIIE2DCCAsACAQAwgZIxCzAJBgNVBAYTAkZSMRYwFAYDVQQIDA1JbGUgZGUgRnJh
bmNlMQ4wDAYDVQQHDAVQ...pWofr2eOeBQ4Q=
-----END CERTIFICATE REQUEST-----
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现在让我们进入第 3 步并签署此请求。

3. 签署 Web 服务器的证书请求

要签署证书，我们将使用之前显示证书时使用的openssl x509命令。让我们打开终端并运行以下命令：



openssl x509 -req -in server-req.pem -CA ca-cert.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem
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在这个命令中，我们使用-req选项告诉 openssl 我们将传入一个证书请求。我们使用-in选项，后跟请求文件的名称：server-req.pem。

接下来我们使用-CA选项传入CA的证书文件：ca-cert.pem。并-CAkey使用选项传入CA的私钥：ca-key.pem。

然后，一个重要的选项是-CAcreateserial。基本上，CA 必须确保其签名的每个证书都具有唯一的序列号。因此，使用此选项时，如果不存在下一个序列号，则会生成一个包含该文件的文件。

最后，我们使用-out选项来指定要将输出证书写入的文件。

询问 CA 的密码

现在正如您所见，由于 CA 的私钥已加密，因此 openssl 要求输入密码才能解密，然后才能使用它来签名证书。这是针对 CA 私钥被黑客入侵的应对措施。

好的，现在我们已经获得了 Web 服务器的签名证书。让我们将其以纯文本格式打印出来。

证书序列号

这是它唯一的序列号0xb141e873fd7b8567。我们还可以看到一个ca-cert.srl文件，里面也包含相同的序列号。



B141E873FD7B8567
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默认情况下，证书有效期为30天。我们可以通过-days在签名命令中添加选项来更改它。



openssl x509 -req -in server-req.pem -days 60 -CA ca-cert.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem
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现在有效期已更改为60天。

一个证书可以用于多个域名不同的网站。我们可以通过在签署证书请求时指定“主体备用名称”扩展名来实现这一点。

-extfile该命令的选项允许我们指定包含扩展名的文件。我们可以在此页面openssl x509中看到配置文件的格式。

我们可以使用多种名称作为替代名称，例如email、DNS或IP。我将创建一个server-ext.cnf包含以下内容的新文件：



subjectAltName=DNS:*.pcbook.com,DNS:*.pcbook.org,IP:0.0.0.0
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这里我设置DNS了多个域名：*.pcbook.com和*.pcbook.org。我还设置了在本地主机上开发时将使用的域名IP。0.0.0.0

现在在证书签名命令中，让我们添加-extfile选项并传入扩展配置文件的名称：



openssl x509 -req -in server-req.pem -days 60 -CA ca-cert.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem -extfile server-ext.cnf
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现在，结果证书文件有一个新的扩展部分，其中包含我们选择的所有主题备用名称：



Certificate:
    ...
    Signature Algorithm: sha1WithRSAEncryption
        Issuer: C=FR, ST=Occitanie, L=Toulouse, O=Tech School, OU=Education, CN=*.techschool.guru/emailAddress=techschool.guru@gmail.com
        Validity
            Not Before: Apr 10 18:17:05 2020 GMT
            Not After : Jun  9 18:17:05 2020 GMT
        Subject: C=FR, ST=Ile de France, L=Paris, O=PC Book, OU=Computer, CN=*.pcbook.com/emailAddress=pcbook@gmail.com
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (4096 bit)
                Modulus:
                    00:cb:e2:2b:c3:68:...
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Alternative Name: 
                DNS:*.pcbook.com, DNS:*.pcbook.org, IP Address:0.0.0.0
    Signature Algorithm: sha1WithRSAEncryption
         5e:67:4d:f7:91:89:fc:...
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因此看起来我们的自动化脚本已经准备好了，除了我们必须输入大量密码来保护私钥。

如果我们只是想将其用于开发和测试，我们可以告诉 openssl 不要加密私钥，这样它就不会要求我们输入密码。

我们通过-nodes向openssl req命令添加选项来实现这一点，如下所示：



rm *.pem

# 1. Generate CA's private key and self-signed certificate
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -days 365 -nodes -keyout ca-key.pem -out ca-cert.pem -subj "/C=FR/ST=Occitanie/L=Toulouse/O=Tech School/OU=Education/CN=*.techschool.guru/emailAddress=techschool.guru@gmail.com"

echo "CA's self-signed certificate"
openssl x509 -in ca-cert.pem -noout -text

# 2. Generate web server's private key and certificate signing request (CSR)
openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout server-key.pem -out server-req.pem -subj "/C=FR/ST=Ile de France/L=Paris/O=PC Book/OU=Computer/CN=*.pcbook.com/emailAddress=pcbook@gmail.com"

# 3. Use CA's private key to sign web server's CSR and get back the signed certificate
openssl x509 -req -in server-req.pem -days 60 -CA ca-cert.pem -CAkey ca-key.pem -CAcreateserial -out server-cert.pem -extfile server-ext.cnf

echo "Server's signed certificate"
openssl x509 -in server-cert.pem -noout -text
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现在，如果我们再次运行gen.sh，它将不再要求输入密码。如果我们查看私钥文件，它将是PRIVATE KEY，而不是ENCRYPTED PRIVATE KEY像以前那样。



-----BEGIN PRIVATE KEY-----
MIIJQwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCCS0wggkpAgEAAoICAQDL4ivDaIzDM3my
VDzT2Mw5R9bicXS...AxAt2Ldmc4=
-----END PRIVATE KEY-----
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4.验证证书

在结束之前，还有最后一件事，我将向您展示如何验证证书是否有效。我们可以使用openssl verify命令来执行此操作：



openssl verify -CAfile ca-cert.pem server-cert.pem
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我们只需传入受信任的 CA 证书和我们要验证的证书即可。如果返回结果，OK则表示证书有效。

今天的文章就到这里。希望对你有用。感谢阅读，我们下期再见！

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文章来源：https://dev.to/techschoolguru/how-to-create-sign-ssl-tls-certificates-2aai
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