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Digital Certificate

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downgoon edited this page Oct 17, 2017 · 3 revisions

数字证书 与 keystore 详解

密码在配置文件中明文存储不安全，于是JDK层面提供了keystore机制，它是一个特殊的文件，里面可以存储多个秘钥。为了保护信息安全，提供两级口令，一个是keystore文件级口令；另一个是秘钥口令（文件中可以存多个秘钥，每个秘钥可以有不同的口令）。

这个文件的后缀叫.jks，表示Java Key Store。管理它的工具叫keytool，JDK自带。

  • 秘钥：密码的高级形式。它的特点是：二进制不可显；很长。秘钥还分对称与非对称。
  • 证书：对于非对称的秘钥，私钥部分是不传递的，公钥是需要传播的。同时，公钥需要CA签名，被签名的公钥就是证书。

提供的功能

$ keytool

  // 创建秘钥，查看秘钥，删除秘钥
  -genkeypair         生成密钥对
  -delete             删除条目
  -list               列出密钥库中的条目
  -changealias        更改条目的别名

  // 两级口令管理：store级 与 key级
  -storepasswd        更改密钥库的存储口令
  -keypasswd          更改条目的密钥口令


  // 导入导出：Java领域 与 C领域互通
  -exportcert         导出证书
  -printcert          打印证书内容
  -importcert         导入证书或证书链  

  // CA给证书签名相关
  -certreq            生成证书请求
  -printcertreq       打印证书请求的内容
  -gencert            根据证书请求生成证书


  // 跟其他JKS互通
  -importkeystore     从其他密钥库导入一个或所有条目
 -genseckey          生成密钥
 -importpass         导入口令
 -printcrl           打印 CRL 文件的内容


使用 "keytool -command_name -help" 获取 command_name 的用法

演示操作

图中第4步，分发证书的passport.cer的时候，既可以从1步到第4步，通过CA签发；也可以直接自己导出证书，相当于自签发（只不过没有CA担保）。

秘钥实操

生成秘钥

给downgoon站点的passport系统和livecam系统分别创建一个秘钥，并集中保存在downgoon.jks文件中：

keytool -genkey -alias passport -keystore downgoon.jks
keytool -genkey -alias livecam -keystore downgoon.jks

敲回车后，会有交互画面让输入各种信息。比如口令信息：

  • keystore 的口令：ks1234
  • passport 的口令：ppt123
  • livecam 的口令：lcm123

注意：

  • keytool -genkey等效于keytool -genkeypair。

当然，也可以以非交互方式创建秘钥：

keytool -genkeypair -alias product -keypass pdt123 -keystore downgoon.jks -storepass ks1234 -validity 180 -dname "cn=downgoon Lee, ou=product, o=downgoon, c=CN"
  • 指定秘钥名字与口令: -alias product -keypass pdt123
  • 指定库文件与口令：-keystore downgoon.jks -storepass ks1234
  • 指定秘钥有效天数：-validity 180

帮助信息：

$ keytool -genkeypair --help
keytool -genkeypair [OPTION]...

生成密钥对

选项:

 -alias <alias>                  要处理的条目的别名
 -keyalg <keyalg>                密钥算法名称
 -keysize <keysize>              密钥位大小
 -sigalg <sigalg>                签名算法名称
 -destalias <destalias>          目标别名
 -dname <dname>                  唯一判别名
 -startdate <startdate>          证书有效期开始日期/时间
 -ext <value>                    X.509 扩展
 -validity <valDays>             有效天数
 -keypass <arg>                  密钥口令
 -keystore <keystore>            密钥库名称
 -storepass <arg>                密钥库口令
 -storetype <storetype>          密钥库类型
 -providername <providername>    提供方名称
 -providerclass <providerclass>  提供方类名
 -providerarg <arg>              提供方参数
 -providerpath <pathlist>        提供方类路径
 -v                              详细输出
 -protected                      通过受保护的机制的口令

显示列表

$ keytool -list -keystore downgoon.jks -storepass ks1234

product, 2017-10-17, PrivateKeyEntry,
证书指纹 (SHA1): 13:FD:C2:D3:0B:34:9E:3F:B8:CA:8E:90:AF:D5:40:E2:82:F7:7D:A2
passport, 2017-10-17, PrivateKeyEntry,
证书指纹 (SHA1): 0F:D3:E9:27:49:89:F7:BA:99:34:A3:DC:0F:09:C8:B2:73:EE:FC:3C
livecam, 2017-10-17, PrivateKeyEntry,
证书指纹 (SHA1): 2A:8C:CD:1C:A2:54:79:1F:C4:76:38:60:B8:2D:7B:28:8F:52:60:36

如果要详细显示，请用-v选项：

$ keytool -list -keystore downgoon.jks -storepass ks1234 -v

证书实操

导出证书

秘钥对既包含公钥，也包含私钥。但是安全通信过程中，需要把公钥部分，发布给合作方。于是我们需要从秘钥对中导出公钥。 举个例子，从downgoon.jks秘钥库中，导出passport的公钥，并输出到文件passport.cer：

$ keytool -exportcert -alias passport -keystore downgoon.jks -file passport.cer
输入库口令：ks1234

查看证书

导出后，我们不放心，想肉眼查看一下，怎么打开passport.cer呢？

$ keytool -printcert -file passport.cer
  • 适合人类看的格式

输出信息：

$ keytool -printcert -file passport.cer
所有者: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
发布者: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
序列号: 7f41b1cd
有效期开始日期: Tue Oct 17 09:47:18 CST 2017, 截止日期: Mon Jan 15 09:47:18 CST 2018
证书指纹:
	 MD5: B4:6F:E6:52:BC:DF:E3:2E:CE:5E:6D:5C:AC:5D:80:E9
	 SHA1: 0F:D3:E9:27:49:89:F7:BA:99:34:A3:DC:0F:09:C8:B2:73:EE:FC:3C
	 SHA256: 68:BB:89:97:71:AD:09:76:0C:10:13:52:2A:25:47:66:30:2B:06:69:F2:BD:22:27:18:A8:D6:63:61:BF:29:26
	 签名算法名称: SHA1withDSA
	 版本: 3

扩展:

1: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false
SubjectKeyIdentifier [
KeyIdentifier [
0000: 2C 48 D5 1F F2 DE 25 80   25 3E DB 4F F2 DF D8 48  ,H....%.%>.O...H
0010: 80 23 64 AF                                        .#d.
]
]
  • 适合机器看的格式：RFC格式
$ keytool -printcert -file passport.cer -rfc
-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----

导入证书

我们导出的证书，需要发给合作商，合作商则需要把我们的证书导入（这样合作商只知道我们的公钥，并不知道我们的私钥）。 加入我们的合作商是百度，那么我们模拟百度的行为，把passport.cer证书导入到baidu.jks文件中，并起名叫downgoon_passport：

$ keytool -import -alias downgoon_passport -file passport.cer -keystore baidu.jks
输入库口令：bd1234
提示是否信任此证书？：yes

导入的时候，为什么会提示“是否信任此证书呢”？ 因为这个证书没有被CA签名。 另外我们会发现，导入.cer文件的时候，并不需要key级口令。因为公钥本来就是公开的呀，没必要口令保护。

导入完成后，作为合作伙伴的百度，也可以查看一下：

$ keytool -list -keystore baidu.jks
输入密钥库口令: bd1234

密钥库类型: JKS
密钥库提供方: SUN

您的密钥库包含 1 个条目

downgoon_passport, 2017-10-17, trustedCertEntry,   （显示受信任的证书实体）
证书指纹 (SHA1): 0F:D3:E9:27:49:89:F7:BA:99:34:A3:DC:0F:09:C8:B2:73:EE:FC:3C

如果非交互的导入，可以：

keytool -import -alias downgoon_passport -file passport.cer -keystore baidu.jks -storepass bd1234 -v -trustcacerts -noprompt

注意两点：（1）-trustcacerts强制信任该证书，无论是否CA签名；（2）-noprompt不提示。

CA签名实操

前面说道，我们的passport.cer是没有被CA签名的。那么怎么让CA签名呢？很简单，你得先生成一个证书签名请求文件，拿着它和钱，给CA机构去签名，CA会返回我们一个 带有CA盖章 的证书文件。

为了不收钱，我们可以自己做CA。

模拟一个CA

模拟的CA叫myca。

创建CA秘钥

keytool -genkeypair -alias rootkey -keypass rky123 -keystore myca.jks -storepass mc1234 -validity 180 -dname "cn=myca, ou=根秘钥, o=myca认证中心, c=CN"

生成证书签名请求

作为downgoon公司，不需要直接导出公钥了，而是需要导出证书的签名请求文件，以便拿去给CA机构签名：

  • 生成签名请求文件：passport.csr 
keytool -certreq -alias passport -keypass ppt123 -keystore downgoon.jks -storepass ks1234 -file passport.csr
  • 对比直接导出证书
$ keytool -exportcert -alias passport -keystore downgoon.jks -storepass ks1234 -file passport.cer
  • 查看签名请求文件：passport.csr 
$ keytool -printcertreq -file passport.csr

PKCS #10 证书请求 (版本 1.0)
主题: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
公共密钥: X.509 格式 DSA 密钥   （默认类型是DSA，不是RSA）

扩展请求:

1: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false   (没有被签名)
SubjectKeyIdentifier [
KeyIdentifier [
0000: 2C 48 D5 1F F2 DE 25 80   25 3E DB 4F F2 DF D8 48  ,H....%.%>.O...H
0010: 80 23 64 AF                                        .#d.
]
]

CA签发证书

CA签发就是把downgoon公司提交过来的passport.csr，盖章后，输出passport.cer文件。下面我们扮演CA公司的操作员：

$ keytool -gencert -alias rootkey -keypass rky123 -keystore myca.jks -storepass mc1234 -infile passport.csr -outfile passport.cer

其中：

  • keytool -gencert 表示生成证书指令，是依据证书签名请求passport.csr文件来生成。
  • -infile passport.csr 指定证书签名请求文件是passport.csr。
  • -outfile passport.cer 指定输出被CA签名的证书文件。

分发给申请方

作为申请方，我们可以查看下这个证书，到底有没有CA签名，我们执行查看证书指令：

$ keytool  -printcert -file passport.cer

显示的内容：

所有者: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
发布者: CN=myca, OU=根秘钥, O=myca认证中心, C=CN  （提示了证书签发机构）
序列号: 72010deb
有效期开始日期: Tue Oct 17 11:06:55 CST 2017, 截止日期: Mon Jan 15 11:06:55 CST 2018
证书指纹:
	 MD5: B6:38:AE:09:4E:07:00:06:8E:6D:CB:48:F3:00:7A:52
	 SHA1: D9:44:25:27:93:B7:33:A2:B1:B3:BD:D9:53:83:0E:85:31:C2:D9:85
	 SHA256: 17:19:7E:00:2A:66:0F:E2:EE:B1:DE:A0:11:10:F5:C2:41:66:E5:9A:52:37:BF:10:21:62:6B:2B:8D:73:94:13
	 签名算法名称: SHA1withDSA
	 版本: 3


   扩展:

   #1: ObjectId: 2.5.29.35 Criticality=false
   AuthorityKeyIdentifier [      （证书签发机构的公钥索引）
   KeyIdentifier [
   0000: 7D 26 51 F2 2C C7 88 F7   CC 70 3D DF 26 D7 93 72  .&Q.,....p=.&..r
   0010: 84 0D EC 0B                                        ....
   ]
   ]

   2: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false
   SubjectKeyIdentifier [
   KeyIdentifier [
   0000: 2C 48 D5 1F F2 DE 25 80   25 3E DB 4F F2 DF D8 48  ,H....%.%>.O...H
   0010: 80 23 64 AF                                        .#d.
   ]
   ]

两个重要信息：

  • 发布者: CN=myca, OU=根秘钥, O=myca认证中心, C=CN
  • AuthorityKeyIdentifier 表示证书签发机构的公钥索引，证书接收方可以依据这个信息，去CA公司做鉴定。

我们可以对比，在第一章节，我们直接导出的，没有被CA签名的证书：

$ keytool  -printcert -file passport.cer.unsign
所有者: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
发布者: CN=Lee, OU=downgoon.com, O=downgoon, L=bj, ST=bj, C=CN
序列号: 7f41b1cd
有效期开始日期: Tue Oct 17 09:47:18 CST 2017, 截止日期: Mon Jan 15 09:47:18 CST 2018
证书指纹:
	 MD5: B4:6F:E6:52:BC:DF:E3:2E:CE:5E:6D:5C:AC:5D:80:E9
	 SHA1: 0F:D3:E9:27:49:89:F7:BA:99:34:A3:DC:0F:09:C8:B2:73:EE:FC:3C
	 SHA256: 68:BB:89:97:71:AD:09:76:0C:10:13:52:2A:25:47:66:30:2B:06:69:F2:BD:22:27:18:A8:D6:63:61:BF:29:26
	 签名算法名称: SHA1withDSA
	 版本: 3

扩展:

1: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false
SubjectKeyIdentifier [
KeyIdentifier [
0000: 2C 48 D5 1F F2 DE 25 80   25 3E DB 4F F2 DF D8 48  ,H....%.%>.O...H
0010: 80 23 64 AF                                        .#d.
]
]

相比之下，就是缺少刚才的两个东西。

生产注意事项

系统层面证书管理工具

操作系统层面，一般都有一个集中管理证书的：比如window以IE为入口；mac以safari为入口。在Mac下，以Mac工具打开passport.cer证书文件：

这个功能就好比：keytool -printcert。

为什么有了系统级的，Java还要搞自己的呢？因为Java定位是跨平台的。自然不能依赖某个操作系统的证书管理。

为什么这个证书虽然有CA签发，但是依然会警告呢？因为CA本身就不被系统证书管理工具信任。免费的CA，且被大多数系统信任的有：letsencryt。

更换RSA算法

默认生成的是DSA算法，可以选RSA算法。

增加选项参数：-keyalg RSA -keysize 1024，秘钥长度可以调整为：512或2048等。

参考资料

http://blog.csdn.net/fengwind1/article/details/52191520

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