web安全 ssl 本地测试使用自签名证书以开启网站https（例子说明：Nginx、Tomcat）

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数字证书简介工作原理证书链获取SSL证书和自签名证书前提条件创建根 CA 证书1.生成 RSA 私钥2.生成根证书签名请求（CSR）3.生成自签根证书

创建服务器证书1.创建服务器 RSA 私钥2.创建 CSR（证书签名请求）3.使用 CSR 和私钥生成证书，并使用 CA 的根私钥为该证书签名

访问服务器验证安装和卸载根证书安装卸载

nginx实现https访问tomcat 实现https访问

数字证书

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简介

数字证书是由证书颁发机构(CA)签名并颁发的电子文件,用于建立网络连接的身份认证和加密通信。SSL 证书是数字证书的一种。

工作原理

SSL 证书包含以下信息：

针对其颁发证书的域名证书颁发给哪一个人、组织或设备证书由哪一证书颁发机构颁发证书颁发机构的数字签名关联的子域证书的颁发日期证书的到期日期公钥

客户端向服务器发起连接请求，并请求建立安全连接。如果服务器支持SSL协议，它会向客户端返回一个数字证书。 客户端收到服务器的数字证书，并验证证书的合法性。这个过程包括检查数字证书是否由受信任的证书颁发机构（CA）签发，证书是否已过期，证书的主题名称是否与访问的网站域名匹配等。 如果数字证书被验证为有效，客户端会生成一个随机的对称密钥，并使用服务器的公钥加密这个密钥，然后将其发送给服务器。 服务器使用自己的私钥解密客户端发送的对称密钥，然后开始使用这个密钥加密和解密通信数据。 现在，客户端和服务器之间建立了安全连接，可以开始在加密的通道上发送和接收数据。

证书链

在一个证书链中，最顶层的证书被称为根证书（Root Certificate），它是一个自签名的数字证书，表明了该证书颁发机构的身份和可信任性。下面的证书则是通过逐级签名形成的链式结构，每个证书都以上一级证书颁布者的公钥进行签名，以确保其合法性和真实性。

获取SSL证书和自签名证书

购买证书：可以从不同的 SSL 证书供应商（如 DigiCert、GlobalSign 等）购买 SSL 证书。这些供应商会提供不同类型的证书，例如域名验证、组织验证或扩展验证证书。 免费证书：可以使用免费的 SSL 证书，例如 Let’s Encrypt。这些证书由非营利组织颁发，因此相对更便宜且易于获取。 自签名证书：可以生成自己的 SSL 证书并将其用于您的网站。但是，由于这些证书没有经过信任的第三方认证机构的颁发，因此在某些情况下可能会被浏览器视为不安全。

本地测试，并不需要使用公开信任的证书，可以使用自签名证书来启用HTTPS，下面就来讲一下如何生成自签名证书吧

前提条件

安装 OpenSSL 工具

windows：https://slproweb.com/products/Win32OpenSSL.html

linux:https://www.openssl.org/source/

本文使用的版本是 OpenSSL 3.0

创建根 CA 证书

1.生成 RSA 私钥

打开命令行终端，进入要存储证书的目录:

openssl-genpkey文档：https://www.openssl.org/docs/man3.0/man1/openssl-genpkey.html

输入以下命令

openssl genpkey -algorithm RSA -out ca.pem -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048

genpkey：这告诉 OpenSSL 使用 “genpkey” 子命令，用于生成新的私钥。

-algorithm RSA：此选项指定要使用的密钥算法。在本例中，使用的是 RSA。

-out ca.pem：这告诉 OpenSSL 将生成的密钥写入名为 “ca.pem” 的文件中。

-pkeyopt rsa_keygen_bits:2048：这设置 RSA 密钥的大小为 2048 位。RSA 密钥的位数越大，安全性就越高，但生成和使用密钥的成本也越高。

这将生成一个 RSA 私钥并将其保存到名为 key.pem 的文件中

2.生成根证书签名请求（CSR）

openssl-req文档:https://www.openssl.org/docs/man3.0/man1/openssl-req.html

纯命令行的形式：

openssl req -new -key ca.pem -out ca.csr -subj "/OU=Self Sign CA/O=Self Sign/CN=Self Sign" -addext "keyUsage=critical,keyCertSign,cRLSign" -addext "basicConstraints=critical,CA:TRUE"

req：该选项指定我们要使用“req”子命令来生成CSR。

-new：该选项告诉OpenSSL创建一个新的CSR。

-key ca.pem：该选项指定在创建CSR时要使用的私钥文件的路径。

-out ca.csr：该选项指定要为创建的CSR使用的文件名。

-subj “/OU=Self Sign CA/O=Self Sign/CN=Self Sign”：该选项指定CSR的主题。在此例中，主题设置为通用名称“Self Sign”，组织单位“Self Sign CA”和组织“Self Sign”。

-addext “keyUsage=critical,keyCertSign,cRLSign”：该选项向CSR添加密钥用途扩展。密钥用途扩展指定证书中的公钥可以如何使用。

-addext “basicConstraints=critical,CA:TRUE”：该选项向CSR添加基本约束扩展。基本约束扩展指定证书是否可以用作CA（证书颁发机构）。在此例中，基本约束扩展指示证书可以用作CA。

使用配置文件的方式:

openssl req -new -key ca.pem -out ca.csr -config ca_openssl.cnf

-config ca_openssl.cnf：这个选项指定 OpenSSL 使用的配置文件，来指定 CSR 的各个属性。

ca_openssl.cnf内容如下:

[req]

distinguished_name = req_distinguished_name

req_extensions = ext

[req_distinguished_name]

organizationName = Organization Name (eg, company)

organizationName_default = Self Sign

organizationalUnitName = Organizational Unit Name (eg, section)

organizationalUnitName_default = Self Sign CA

commonName = Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name)

commonName_max = 64

commonName_default = Self Sign

[ext]

keyUsage = critical,keyCertSign,cRLSign

basicConstraints = critical,CA:TRUE

3.生成自签根证书

openssl-x509文档:https://www.openssl.org/docs/man3.0/man1/openssl-x509.html

使用以下命令生成根证书:

如果生成的证书签名请求使用的是纯命令行的形式，则使用下面的命令签署：

openssl x509 -req -days 365 -in ca.csr -signkey ca.pem -out ca.crt -copy_extensions copy

-signkey(key的别名) ca.pem：这个选项指定用于签署证书的私钥文件的路径。

-copy_extensions copy：这个选项指定将 CSR 中的扩展属性复制到生成的证书中。

如果使用的是配置文件的方式，则使用下面的命令：

openssl x509 -req -days 365 -in ca.csr -signkey ca.pem -out ca.crt -config ca_openssl.cnf -extensions ext

稍后你将使用此证书来为服务器证书签名

创建服务器证书

1.创建服务器 RSA 私钥

openssl genpkey -algorithm RSA -out server.pem -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048

2.创建 CSR（证书签名请求）

CSR 是请求证书时向 CA 提供的公钥。 CA 将针对此特定请求颁发证书。

服务器证书的 CN 必须与颁发者的域不同。 例如，在本例中，颁发者的 CN 是 Self Sign，服务器证书的 CN 是 localhost

注意: 本例是在本地运行服务的，所以subjectAltName可以配置为subjectAltName = DNS:localhost,IP:127.0.0.1,IP:127.0.0.2，如果你的服务不是运行在本地，而是其他域名或者IP的情况下需要根据你的情况修改，比如：

你的服务器IP为192.168.199.151，需要修改成为subjectAltName = IP:192.168.199.151或者你使用的是域名，则需要修改成你自己的域名subjectAltName = DNS:example.com

命令1：

openssl req -new -key server.pem -out server.csr -subj "/C=CN/ST=Beijing/L=Beijing/O=local/OU=local/CN=localhost" -addext "subjectAltName = DNS:localhost,IP:127.0.0.1,IP:127.0.0.2"

或者

命令2：

openssl req -new -key server.pem -out server.csr -config openssl.cnf

openssl.cnf

[req]

distinguished_name = req_distinguished_name

req_extensions = v3_req

[req_distinguished_name]

countryName = Country Name (2 letter code)

countryName_default = CN

stateOrProvinceName = State or Province Name (full name)

stateOrProvinceName_default = Beijing

localityName = Locality Name (eg, city)

localityName_default = Beijing

organizationName = Organization Name (eg, company)

organizationName_default = local

organizationalUnitName = Organizational Unit Name (eg, section)

organizationalUnitName_default = local

commonName = Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name)

commonName_max = 64

commonName_default = localhost

[v3_req]

subjectAltName = @alt_names

[alt_names]

DNS.1 = localhost

IP.1 = 127.0.0.1

IP.2 = 127.0.0.2

注意：RFC 2818描述了匹配域名与证书的两种方法：使用subjectAlternativeName扩展中可用的名称，或在缺少SAN扩展的情况下回退到commonName。回退到commonName已经在RFC 2818（2000年发布）中被弃用，但许多TLS客户端仍然支持这种方式,通常还存在错误。

使用subjectAlternativeName 字段,可以明确证书是否表达对IP地址或者域名的绑定,并完全符合Name Constraints定义。但是commonName 是不明确的,正因为如此,基于它的支持已成为Chrome、它使用的库以及TLS生态系统中的安全BUG来源。

废弃commonName 而带来的兼容性风险很低。RFC 2818 已经弃用它近两十年了,最低要求（所有公开信任的证书颁发机构必须遵守）自2012年以来要求存在subjectAltName。自Firefox 48以来，Firefox已经要求所有新颁发的公开信任证书必须包含subjectAltName。

下面命令可以查看证书签名请求内容：

openssl req -text -in server.csr -noout

3.使用 CSR 和私钥生成证书，并使用 CA 的根私钥为该证书签名

使用以下命令以创建证书：

命令1(对应上一步的命令1）：

openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.pem -CAcreateserial -out server.crt -days 365 -copy_extensions copy

命令2（对应上一步的命令2）：

openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.pem -CAcreateserial -out server.crt -days 365 -extfile openssl.cnf -extensions v3_req

查看生成的证书内容:

openssl x509 -text -in server.crt -noout

访问服务器验证

安装和卸载根证书

安装

将根证书添加到计算机的受信任根存储中。

双击ca.crt文件，在弹出窗口中，点击安装证书

接着下一步

下一步点击浏览 在弹出窗口中选择受信任的根证书颁发机构，确定后下一步 最后点击完成。

卸载

如果需要卸载这个证书，win+r键输入certlm.msc，打开管理窗口。

右侧打开受信任的根证书颁发机构>证书

找到Self Sign（这个是上面创建的根证书的名字）证书右键删除即可。

nginx实现https访问

使用nginx搭建一个https服务器 配置文件：

server {

listen 443 ssl;

server_name localhost;

#ssl证书

ssl_certificate D:\\xxx\\test\\server.crt;

#私钥文件

ssl_certificate_key D:\\xxx\\test\\server.pem;

ssl_session_cache shared:SSL:1m;

ssl_session_timeout 5m;

ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD5;

ssl_prefer_server_ciphers on;

location / {

root html;

index index.html index.htm;

}

}

启动nginx后访问网站https://localhost，然后单击浏览器地址框中的锁定图标来验证站点和证书信息。

tomcat 实现https访问

要在tomcat使用https，需要将服务端证书和私钥文件转换为 Java Keystore格式。

将证书导出成浏览器支持的.p12格式 ：

openssl pkcs12 -export -in server.crt -inkey server.pem -out server.p12

接着需要输入一个密码即可

keytool -importkeystore -srckeystore server.p12 -srcstoretype pkcs12 -destkeystore server.jks -deststoretype jks

keytool时jdk自带的密钥和证书管理工具

输入一个jks密钥库密码和输入生成p12文件时输入的密码即可。

在Tomcat安装目录的server.xml文件中定义如下配置:

Tomcat 7：

protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"

port="8443" maxThreads="200"

scheme="https" secure="true" SSLEnabled="true"

keystoreFile="${catalina.home}/conf/server.jks" keystorePass="123456"

clientAuth="false" sslProtocol="TLS"/>

keystoreFile指定jks文件位置，keystorePass指定jks密钥库的密码

Tomcat 8：

maxThreads="150" SSLEnabled="true">

或

使用http/2

maxThreads="150" SSLEnabled="true">

certificateKeystorePassword="123456"

type="RSA" />

记住要将生成的 Java Keystore 文件(server.jks)复制到 Tomcat 的 conf 目录下。

进入Tomcat的bin目录，执行startup来启动tomcat。

访问https://localhost:8443查看效果：

参考阅读