Openssl 建立双向认证的 SSL/TLS 通信

话不多说，直接利用 Openssl 在两台 uBuntu 之间建立双向认证的 SSL/TLS 通信。

笔者使用的 Openssl 版本为 OpenSSL 1.1.1 11 Sep 2018

生成证书

执行以下脚本，会自动生成 CA 证书及利用这个 CA 证书颁发给 Server 和 Client 的证书

# * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
#   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
#   documentation and/or other materials provided with the distribution.
# * Neither the name of the axTLS project nor the names of its
#   contributors may be used to endorse or promote products derived
#   from this software without specific prior written permission.
#
# THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
# "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
# LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
# A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
# CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
# SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED
# TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
# DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY
# OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
# NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
# THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
##
# Generate the certificates and keys for testing.
#PROJECT_NAME="TLS Project"# Generate the openssl configuration files.
cat > ca_cert.conf << EOF
[ req ]
distinguished_name     = req_distinguished_name
prompt                 = no[ req_distinguished_name ]O                      = $PROJECT_NAME Dodgy Certificate Authority
EOFcat > server_cert.conf << EOF
[ req ]
distinguished_name     = req_distinguished_name
prompt                 = no[ req_distinguished_name ]O                      = $PROJECT_NAMECN                     = 192.168.1.101
EOFcat > client_cert.conf << EOF
[ req ]
distinguished_name     = req_distinguished_name
prompt                 = no[ req_distinguished_name ]O                      = $PROJECT_NAME Device CertificateCN                     = 192.168.1.33
EOFmkdir ca
mkdir server
mkdir client
mkdir certDER# private key generation
openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl genrsa -out server.key 2048
openssl genrsa -out client.key 2048# cert requests
openssl req -out ca.req -key ca.key -new \-config ./ca_cert.conf
openssl req -out server.req -key server.key -new \-config ./server_cert.conf
openssl req -out client.req -key client.key -new \-config ./client_cert.conf # generate the actual certs.
openssl x509 -req -in ca.req -out ca.crt \-sha256 -days 5000 -signkey ca.key
openssl x509 -req -in server.req -out server.crt \-sha256 -CAcreateserial -days 5000 \-CA ca.crt -CAkey ca.key
openssl x509 -req -in client.req -out client.crt \-sha256 -CAcreateserial -days 5000 \-CA ca.crt -CAkey ca.keyopenssl x509 -in ca.crt -outform DER -out ca.der
openssl x509 -in server.crt -outform DER -out server.der
openssl x509 -in client.crt -outform DER -out client.dermv ca.crt ca.key ca/
mv server.crt server.key server/
mv client.crt client.key client/mv ca.der server.der client.der certDER/rm *.conf
rm *.req
rm *.srl

该脚本需要注意以下几点：

加密位数为 2048 bits
签名算法为 sha256WithRSAEncryption
Server 的 CN 域和 Client 的 CN 域需要根据实际 IP 地址修改

脚本执行完后会自动生成以下 4 个目录：

ca
certDER
client
server

Note:
虽然我的脚本代码也是借鉴的大神的，但在 Client 去连接 Server 的时候一直会报如下错误：

error setting certificate
139829188207936:error:140AB18E:SSL routines:SSL_CTX_use_certificate:ca md too weak:../ssl/ssl_rsa.c:310:

经过定位才发现，原来是之前脚本是采用的签名算法为 sha1WithRSAEncryption，该算法较弱的缘故。所以在自己的脚本中将签名算法由之前的 -sha1 修该为 -sha256。

建立 TLS/SSL Server

在一台 uBuntu 上执行以下命令建立 TLS/SSL Server

openssl s_server -CAfile ./ca/ca.crt -cert ./server/server.crt -key ./server/server.key -port 20001 -verify 1 -tls1_2

各个参数意义如下：

-CAfile：CA 证书目录
-cert：Server 证书目录，由 CA 证书颁发
-key：Server 私钥目录
-port：服务端口
-verify：校验 Client 端提供的证书链的深度。当指定了该选项时，Server 端必须对 Clent 的证书进行校验，换句话说就是 Client 必须提供证书，在换句话说就是双向认证。
-tls1_2：指定使用 TLS v1.2 版本。

更多参数的意义请参考官网文档

命令执行成功后 Server 即开始侦听指定端口

建立 TLS/SSL Client

在另一台 uBuntu 上执行以下命令建立 TLS/SSL Client

openssl s_client -CAfile ./ca/ca.crt -cert ./client/client.crt -key ./client/client.key -connect 192.168.1.101:20001 -verify 1

各个参数意义如下：

-CAfile：CA 证书目录
-cert：Client 证书目录，由 CA 证书颁发
-key：Client 私钥目录
-connect：连接的 Server 的 IP 地址和端口
-verify：校验 Server 端提供的证书链的深度。当指定了该选项时，Client 端必须对 Server 的证书进行校验，换句话说就是 Server 必须提供证书，在换句话说就是双向认证。

更多参数的意义请参考官网文档

命令执行成功后 Client 就可以输入数据，同时 Server 端也能接收到数据。由于建立 TSL/SSL 连接的过程中的信息太多，这里就不说明。

TSL/SSL 抓包

通过抓包分析：

NO 14491 包为 Server 将自己的证书发送给 Client
NO 15447 包为 Client 将自己的证书发送给 Server