在配置nginx中的https证书中,偶然对ssl证书进行了一些了解,这里简单记录下

1.对称加密和非对称加密

  • 对称加密:
    速度快,最简单的加密方式,加密和解密都是运用同一个密钥,缺点在通讯时代中,在不安全的网络传输用密钥容易被窃取,监听。

  • 非对称加密:
    加密使用的是一对密钥,一个公钥,一个私钥;私钥在一方安全保管,不可对外泄漏,而公钥可以发送给任何人,用公钥进行加密,私钥进行解密。缺点这种不对称加密耗时

2.加密通讯原理与过程

1.作用

  • 若不使用SSL/TLS的HTTP通讯,就是不加密通讯,即明文传输,存在三大风险

(1) 窃听风险(eavesdropping):第三方可以获知通信内容。

(2) 篡改风险(tampering):第三方可以修改通信内容。

(3) 冒充风险(pretending):第三方可以冒充他人身份参与通信。

  • SSL/TLS协议是为了解决这三大风险而设计的,希望达到:

(1) 所有信息都是加密传播,第三方无法窃听。

(2) 具有校验机制,一旦被篡改,通信双方会立刻发现。

(3) 配备身份证书,防止身份被冒充。

2.基本运行过程

SSL/TLS协议的基本思路是采用公钥加密法,也就是说,客户端先向服务器端索要公钥,然后用公钥加密信息,服务器收到密文后,用自己的私钥解密。

但是,这里有两个问题。

(1)如何保证公钥不被篡改?
解决方法:将公钥放在数字证书中。只要证书是可信的,公钥就是可信的。

(2)公钥加密计算量太大,如何减少耗用的时间?
解决方法:每一次对话(session),客户端和服务器端都生成一个”对话密钥”(session key),用它来加密信息。由于”对话密钥”是对称加密,所以运算速度非常快,而服务器公钥只用于加密”对话密钥”本身,这样就减少了加密运算的消耗时间。

所以SSL/TLS建立连接的详细过程如下:

1.客户端请求:

首先,客户端(通常是浏览器)先向服务器发出加密通信的请求,这被叫做ClientHello请求。
在这一步,客户端主要向服务器提供以下信息:
(1) 支持的协议版本,比如TLS 1.0版。

(2) 一个客户端生成的随机数,稍后用于生成”对话密钥”。

(3) 支持的加密方法,比如RSA公钥加密。

(4) 支持的压缩方法。

2.服务器回应:

服务器收到客户端请求后,向客户端发出回应,这叫做SeverHello。
服务器的回应包含以下内容:
(1) 确认使用的加密通信协议版本。如果浏览器与服务器支持的版本不一致,服务器关闭加密通信。

(2) 一个服务器生成的随机数,稍后用于生成”对话密钥”。

(3) 确认使用的加密方法,比如RSA公钥加密。

(4) 服务器证书。

3.客户端回应:

若客户端收到回应后,发现服务器给的证书是不可信机构,或书中的域名与实际域名不一致、或者证书已经过期,就会向访问者显示一个警告,由其选择是否还要继续通信。

如果证书没有问题,客户端就会从证书中取出服务器的公钥。然后,向服务器发送下面三项信息。
(1) 一个随机数。该随机数用服务器公钥加密,防止被窃听。

(2) 编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

(3) 客户端握手结束通知,表示客户端的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供服务器校验。

4.服务端回应:

服务器收到客户端的第三个随机数之后,计算生成本次会话所用的”会话密钥”。然后,向客户端最后发送下面信息。
(1)编码改变通知,表示随后的信息都将用双方商定的加密方法和密钥发送。

(2)服务器握手结束通知,表示服务器的握手阶段已经结束。这一项同时也是前面发送的所有内容的hash值,用来供客户端校验。

到此,整个https握手就结束,接下来就是客户端和服务端的加密通讯。

3.openssl的使用及证书的生成

  • KEY 通常指私钥。

  • CSR 是Certificate Signing Request的缩写,即证书签名请求,这不是证书,可以简单理解成公钥,生成证书时要把这个提交给权威的证书颁发机构。

  • CRT 即 certificate的缩写,即证书。

  • X.509 是一种证书格式.对X.509证书来说,认证者总是CA或由CA指定的人,一份X.509证书是一些标准字段的集合,这些字段包含有关用户或设备及其相应公钥的信息。

  • X.509的证书文件,一般以.crt结尾,根据该文件的内容编码格式,可以分为以下二种格式:

    • PEM - Privacy Enhanced Mail,打开看文本格式,以”—–BEGIN…”开头, “—–END…”结尾,内容是BASE64编码.
      Apache和*NIX服务器偏向于使用这种编码格式.

    • DER - Distinguished Encoding Rules,打开看是二进制格式,不可读.Java和Windows服务器偏向于使用这种编码格式

给自己颁发证书

1.生成私钥KEY

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openssl genrsa -des3 -out server.key 2048

这一步执行完以后,cert目录下会生成server.key文件

2.生成证书请求文件CSR

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openssl req -new -key server.key -out server.csr

要注意的是Common Name这里,要填写成使用SSL证书(即:https协议)的域名或主机名

  1. 生成CA的证书(可以用来帮助人家用自己的key签名)
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    openssl req -new -x509 -key server.key -out ca.crt -days 3650

前面提过X.509证书的认证者总是CA或由CA指定的人,所以得先生成一个CA的证书

  1. 最后用第3步的CA证书给自己颁发一个证书玩玩
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    openssl x509 -req -days 3650 -in server.csr \
    -CA ca.crt -CAkey server.key \
    -CAcreateserial -out server.crt

server.crt就是我们需要的证书。当然,如果要在google等浏览器显示出安全的绿锁标志,自己颁发的证书肯定不好使,得花钱向第三方权威证书颁发机构申请(即:第4步是交给权威机构来做,我们只需要提交server.key、server.csr,当然现在也有免费的,只是有效期可能比较短)

查看证书信息

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# 查看KEY信息
> openssl rsa -noout -text -in myserver.key
# 查看CSR信息
> openssl req -noout -text -in myserver.csr
# 查看证书信息
> openssl x509 -noout -text -in ca.crt
# 去除key的密码保护
> openssl rsa -in myserver.key -out server.key.insecure

参考资料:
阮一峰
菩提树下的杨过