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id: OpenSSL 简明笔记
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title: OpenSSL 简明笔记
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data: 2022年07月10日
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## OpenSSL 的一般使用
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OpenSSL是一个开放源代码的软件库包。这个包广泛被应用在互联网的网页服务器上。 其主要库是以C语言所写成，实现了基本的加密功能，实现了SSL与TLS协议。
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> 以下命令均在 cygwin 或 linux 下运行
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> 以下命令是在这个版本 `OpenSSL 1.1.1g 21 Apr 2020` 下的 OpenSSL 运行的
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- 查看 openssl 的版本信息
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```shell
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openssl version -a
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```
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- 查看帮助，这里会输出 openssl 支持的算法
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```shell
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openssl help
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```
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- 查看某个命令的帮助
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```shell
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openssl 某个命令 --help
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```
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- 查看密码套件
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```shell
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openssl ciphers -v
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```
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- 数字摘要
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```shell
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echo "123" | openssl dgst -sha256
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openssl dgst -sha256 文件路径
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echo "123" | openssl dgst -sha256 | awk '{print $2}'
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openssl dgst -sha256 文件路径 | awk '{print $2}'
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```
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- 输出当前时间戳
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```shell
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date +%s
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```
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- 输出纳秒 这是一个 9 位的数字 一些简单的伪随机数算法会使用纳秒作为种子
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```shell
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date +%N
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```
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- 生成 32 位随机字符串
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```shell
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openssl rand -base64 32
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```
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- 输出随机数字
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```shell
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# 输出随机数字，但无法确定数字的长度
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openssl rand -base64 32 | tr -dc '0-9'
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openssl rand -base64 64 | tr -dc '0-9'
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# 生成16位随机数 有可能不足16位
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openssl rand -base64 128 | tr -dc '0-9' | cut -c1-16
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```
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- 查看 对称加密命令和可以使用的算法
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```shell
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openssl enc -help
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```
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- enc 使用对称加密算法
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```shell
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openssl enc -aes-256-cfb -e -in a.txt -a -out b.txt -pass pass:123
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openssl enc -aes-256-cfb -d -in b.txt -a -out c.txt -pass pass:123
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# -aes-256-cfb 使用的算法
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# -e 加密
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# -d 解密
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# -in 输入的文件路径
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# -out 输出文件的路径
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# -a 把输出转换成 base64 加密时有这个参数，解密时也要有这个参数
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# -pass 数入密码和输入密码的方式
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# pass
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# file
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# stdio
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# env
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# fd
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```
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- 生成 rsa 私钥
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```shell
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openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 4096
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# 默认是 pem 格式的
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# -out 指定生成文件的路径
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# 最后的 4096 是生成密钥的长度
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# 生成的密钥对是 pkcs1 格式的， openssl 有相应的命令转成 pkcs8 或 pkcs12 格式
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```
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- 从私钥中提取公钥
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```shell
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openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
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# -pubout 提取公钥
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# -out 指定生成文件的路径
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# -in 私钥路径
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```
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- 公钥加密文件
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```shell
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openssl rsautl -encrypt -in a.txt -inkey rsa_public_key.pem -pubin -out b.txt
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# -out 加密后的文件路径
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# -in 需要加密的文件路径
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# -inkey 公钥路径
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```
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- 私钥解密文件
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```shell
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openssl rsautl -decrypt -in b.txt -inkey rsa_private_key.pem -out c.txt
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# -out 解密后的文件路径
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# -in 需要解密的文件路径
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# -inkey 私钥路径
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```
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- 使用私钥生成签名
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```shell
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openssl dgst -sha256 -sign rsa_private_key.pem -keyform PEM -out sign.sha256 a.txt
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# -sha256 哈希算法
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# -sign 私钥路径
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# -keyform 私钥的格式
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# -out 签名生成的路径
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# 最后的 a.txt 是需要生成签名的文件路径
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```
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- 使用公钥验证签名
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```shell
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openssl dgst -sha256 -verify rsa_public_key.pem -keyform PEM -signature sign.sha256 a.txt
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```
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||
- 对文件的内容进行 base64 编码
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```shell
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openssl enc -base64 -e -in sign.sha256 -out sign.sha256.base64
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```
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||
- 对文件的内容进行 base64 解码
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```shell
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openssl enc -base64 -d -in sign.sha256.base64 -out sign.sha2562
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```
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- 比较两个文件的内容，如果两个文件内容一致则不会有输出
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```shell
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diff 文件1的路径 文件2的路径
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```
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- 生成一个 csr 文件
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- 启动一个问题/回答的交互式会话，其它随便填就好，extra attributes 可以留空
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- 其实 openssl 有一键生成密钥对， csr 和 证书的命令
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```shell
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openssl req -new \
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-key rsa_private_key.pem \
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-keyform PEM \
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-out myserver.csr
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# -new 生成一个新的 csr 文件
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# -key 私钥文件路径
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# -keyform 私钥的格式
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# -out 生成的 csr 文件路径
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```
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- 查看 csr 文件内容
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```shell
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openssl req -text -in myserver.csr -noout -verify
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# -in csr 文件路径
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```
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- 使用 csr 和 私钥生成自签证书
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```shell
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openssl x509 \
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-sha256 \
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-signkey rsa_private_key.pem \
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-in myserver.csr \
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-req -days 365 -out domain3.crt
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# x509 生成 x509 格式的证书
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# -sha256 证书采用的哈希算法
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# -signkey 私钥路径
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# -in csr 文件路径
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# -days 证书有效天数
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# -out 生成的证书路径
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```
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- 一条命令生成密钥和证书
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```shell
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openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout rsa_private_key.pem -x509 -days 365 -out domain.crt
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```
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```shell
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||
openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout rsa_private_key.pem -x509 -days 365 -out domain.crt -subj "/C=CN/ST=State/L=City/O=Ltd/OU=Section/CN=localhost"
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```
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- 查看证书内容
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```shell
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openssl x509 -in domain.crt -noout -text
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```
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- 查看证书序列号
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```shell
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openssl x509 -in domain.crt -noout -serial
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```
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- 查看证书有效时间
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```shell
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openssl x509 -in domain.crt -noout -dates
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```
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### 生成多个域名的证书
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一般使用 OpenSSL 生成证书时都是 v1 版的，不带扩展属性。 多域名证书需要用到 v3 版的 extensions 的 Subject Alternative Name (SAN 主题替代名称)
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1. 寻找默认配置文件
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```shell
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find / -name openssl.cnf
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```
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2. 复制一份默认配置文件
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```shell
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cp /usr/ssl/openssl.cnf openssl.cnf
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```
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3. 编辑 openssl.cnf
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1. [ req ] 字段下加入 req_extensions = v3_req
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2. [ v3_req ] 字段下加入 subjectAltName = @alt_names
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3. 在配置文件的最后最后新建一个字段 [ alt_names ]
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4. 在 [ alt_names ] 里按以下格式写入多个域名
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```shell
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[ alt_names ]
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DNS.1 = 3.example.com
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||
DNS.2 = 4.example.com
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```
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4. 新建私钥
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```shell
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openssl genrsa -out rsa_private_key.pem 4096
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```
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5. 生成 csr 文件
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```shell
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openssl req -new \
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-key rsa_private_key.pem \
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-keyform PEM \
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-config openssl.cnf \
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-out myserver.csr
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```
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6. 生成数字证书
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```shell
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openssl x509 \
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-sha256 \
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-signkey rsa_private_key.pem \
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-in myserver2.csr \
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-extensions v3_req \
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||
-extfile openssl.cnf \
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-req -days 365 -out domain.crt
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```
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### 自建 CA
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1. 创建 CA 目录
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```shell
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mkdir -p ~/ssl/demoCA/{certs,newcerts,crl,private}
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cd ~/ssl/demoCA
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Touch index.txt
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echo "01" > serial
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```
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2. 寻找默认配置文件
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```shell
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||
find / -name openssl.cnf
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```
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||
3. 复制一份默认配置文件
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```shell
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||
cp /usr/ssl/openssl.cnf ~/ssl/openssl.cnf
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```
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4. 修改 openssl.cnf 文件
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- 把 [ CA_default ] 的 dir 修改成 ~/ssl/demoCA/ 的绝对路径，类似于这样
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```shell
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[ CA_default ]
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dir = /root/ssl/demoCA # Where everything is kept
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```
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5. 生成 CA 根证书及密钥
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```shell
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openssl req -new -x509 -newkey rsa:4096 -nodes -keyout cakey.key -out cacert.crt -config openssl.cnf -days 365
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```
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6. 生成客户端私钥
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```shell
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||
openssl genrsa -out client.key 4096
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```
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7. 用该客户端私钥生成证书签名请求
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```shell
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openssl req -new -key client.key -out client.csr -config openssl.cnf
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```
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8. 使用 CA 根证书签发客户端证书
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```shell
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openssl ca -in client.csr -out client.crt -cert cacert.crt -keyfile cakey.key -config openssl.cnf
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```
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- 注意：默认要求 国家，省，公司名称三项必须和CA一致
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- 如果不想一致，可以修改 openssl.cnf 的 [ CA_default ] 的 policy 为 policy_anything
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```shell
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||
policy = policy_anything
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```
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### 证书链合并
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一些情况下，从 CA 那里申请到的 SSL 证书需要配置证书链，因为颁发的 CA 只是一个中间 CA 。 这个时候，需要把 CA 的证书和 SSL 证书都转换成 pem 格式。 然后新建一个文件，按照 最终实体证书 -> 中间证书 -> 根证书 这样的顺序，把证书的 pem 格式的内容复制进去，证书之间用一个空行隔开。 例如这样
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```shell
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-----BEGIN CERTIFICATE-----
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||
这是 最终实体证书
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------END CERTIFICATE------
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-----BEGIN CERTIFICATE-----
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||
这是 中间证书
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||
------END CERTIFICATE------
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||
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||
-----BEGIN CERTIFICATE-----
|
||
这是 根证书
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||
------END CERTIFICATE------
|
||
```
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||
根证书大多数情况下都会内置在客户端，所以大多数情况下都只需要 最终实体证书 和 中间证书。 有时 中间证书 可能有多个，按照签发顺序排列就好，反正就是下面的证书颁发上面的证书。
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有时还需要把私钥和证书合并成一个文件，一般是把私钥放在前面，证书放在后面，例如 这样
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```shell
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cat server.key server.crt > server.pem
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```
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### 其它命令
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openssl s_time 用于测试 TSL 服务
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openssl s_server 用于测试 TSL 客户端，例如浏览器对各个加密套件的支持情况
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```shell
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openssl s_server -accept 2009 -key rsa_private_key.pem -cert domain.crt -www -debug -msg
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# -accept 监听的端口 -key 私钥路径 -crt 证书路径 -www http请求返回状态信息
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# 可以用浏览器输测试，直接输入网址 https://127.0.0.1:2009
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# 可以用 curl 测试 curl -k -i -v https://127.0.0.1:2009
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# 可以用 openssl s_client 测试 openssl s_client -connect 127.0.0.1:2009 -showcerts
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```
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openssl s_client 用于测试 TSL 服务端
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- 可以像 telnet 那用测试端口
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```shell
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# 测试 example.com 的 80 端口是否有开启
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openssl s_client -connect example.com:80
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```
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- 可以像 telnet 模拟 http 那样，模拟 https
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```shell
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||
# 输入这个命令后，会进入一个命令行交互界面，这时快速地输入 GET / HTTP/1.O 然后连续输入两个回车，就能返回网页内容
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||
openssl s_client -connect www.baidu.com:443 -showcerts
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||
```
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openssl smime 用于处理S/MIME邮件，它能加密、解密、签名和验证S/MIME消息
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openssl ca ca命令是一个小型CA系统。它能签发证书请求和生成CRL。它维护一个已签发证书状态的文本数据库。
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