前言

在进行项目总结的时候，领导提出有关数据安全的问题。总结会议过后，自己查阅了一下资料，发现基于CA的TLS证书认证方案是一个很好的选择，虽然项目本身也有关于数据安全的处理，但是从远不及TLS的处理方式。

本文只介绍tls的开发，采用go语言，不会涉及到太多专业的词语。

制作自签名证书

初始目录如下：

grpc-tls/
├── configs
│   ├── cert # 存放证书相关的目录
├── cmd

CA

为了保证证书的可靠性和有效性，在这里可引入 CA 颁发的根证书的概念。CA就是专门用自己的私钥给别人进行签名的单位或者机构，其遵守 X.509 标准,即无论是客户端还是服务端都是使用CA来签发证书。

根证书

根证书（root certificate）是属于根证书颁发机构（CA）的公钥证书。我们可以通过验证 CA 的签名从而信任 CA ，任何人都可以得到 CA 的证书（含公钥），用以验证它所签发的证书（客户端、服务端）。

它包含了公钥和密钥。

CA公钥

进入cert目录

openssl genrsa -out ca.key 2048

• openssl genrsa：生成RSA私钥，命令的最后一个参数，将指定生成密钥的位数，如果没有指定，默认512

CA秘钥(证书)

openssl req -new -x509 -days 365 -key ca.key -out ca.pem

• -x509：证书文件格式为x509，目前TLS默认只支持这种格式的证书
• -days 365：证书有效期1年
• -out ca.pem：生成的私钥保存到ca.pem

要填写的信息：

Country Name (2 letter code) [XX]:
State or Province Name (full name) []:
Locality Name (eg, city) [Default City]:
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (eg, your name or your server\'s hostname) []:ca.com
Email Address []:

• 生成的过程中会要求填一些信息，除了Common Name要取一个容易区分的名字之外，其它都可以随便填写，我们在这里将它填为ca.com.

目录

grpc-tls/
├── configs
│   ├── cert # 存放证书相关的目录
│   	├── ca.key
│   	└── ca.pem
├── cmd

服务器证书相关

服务器key

# openssl genrsa -out server.key 2048
或者
openssl ecparam -genkey -name secp384r1 -out server.key

• openssl genrsa：生成RSA私钥，命令的最后一个参数，将指定生成密钥的位数，如果没有指定，默认512
• openssl ecparam：生成ECC私钥，命令为椭圆曲线密钥参数生成及操作，本文中ECC曲线选择的是secp384r1

生成 CSR（证书申请文件）

CSR 是**Cerificate Signing Request **的英文缩写，为证书申请文件,在服务器私钥的基础上加上一些申请人的属性信息，比如我是谁，来自哪里，名字叫什么，证书适用于什么场景等的信息，然后带上进行的签名，发给CA（私下安全的方式发送），带上自己签名的目的是为了防止别人篡改文件。

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

要填写的信息：

Country Name (2 letter code) [AU]:
State or Province Name (full name) [Some-State]:
Locality Name (eg, city) []:
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:domain.com
Email Address []:

Please enter the following \'extra\' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:123456
An optional company name []:

• 生成的过程中会要求填一些信息，除了Common Name要取一个容易区分的名字之外，其它都可以随便填写，我们在这里将它填为domain.com；
• 密码也是建议填写；
• 注意和ca证书的不同。

基于 CA 签发

使用CA的公钥对申请文件进行签名

openssl x509 -req -sha256 -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 3650 -in server.csr -out server.pem

• -sha256：生成的证书里面使用sha256作为摘要算法
• 由于需要往生成的证书里写入签名者的信息，所以这里需要ca.pem，因为只有这里有CA的描述信息，ca.key里面只有公钥的信息。

目录

grpc-tls/
├── configs
│   ├── cert # 存放证书相关的目录
│   	├── ca.key
│   	└── ca.pem
│   	├── server.csr
│   	└── server.key
│   	└── server.pem
├── cmd

客户端证书相关

此生成的证书可用于浏览器、java、tomcat、golang等。

客户端key

openssl ecparam -genkey -name secp384r1 -out client.key

生成CSR（证书申请书）

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

要填写的信息：

Country Name (2 letter code) [AU]:
State or Province Name (full name) [Some-State]:
Locality Name (eg, city) []:
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:domain.com
Email Address []:

Please enter the following \'extra\' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:123456
An optional company name []:

• Common Name要取一个容易区分的名字之外，填为domain.com,和服务器的CSR保持一致；
• 密码也是建议填写；
• 注意和ca证书的不同。

基于CA签发

openssl x509 -req -sha256 -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 3650 -in client.csr -out client.pem

生成客户端p12格式根证书

该证书用于导入浏览器使用。

openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.pem -inkey client.key -out client.p12

目录

grpc-tls/
├── configs
│   ├── cert # 存放证书相关的目录
│   	├── ca.key
│   	└── ca.pem # 导入浏览器使用
│   	├── server.csr
│   	└── server.key
│   	└── server.pem
│   	├── client.csr
│   	└── client.key
│   	└── client.pem
│   	└── client.p12 # 导入浏览器使用
├── cmd

证书如何验证

下面以浏览器为例，说明证书的验证过程：

• 在TLS握手的过程中，浏览器得到了网站的证书(.p12)

• 打开证书，查看是哪个CA签名的这个证书(.p12)

• 在自己信任的CA库中，找相应CA的证书(ca.pem)，

• 用CA证书里面的公钥解密网站证书上的签名，取出网站证书的校验码（指纹），然后用CA证书中摘要算法（比如sha256）算出出网站证书的校验码，如果校验码和签名中的校验码对的上，说明这个证书是合法的，且没被人篡改过

• 读出里面的CN，对于网站的证书，里面一般包含的是域名

• 检查里面的域名和自己访问网站的域名对不对的上，对的上的话，就说明这个证书确实是颁发给这个网站的

• 到此为止检查通过

如果浏览器发现证书有问题，一般是证书里面的签名者不是浏览器认为值得信任的CA，浏览器就会给出警告页面，这时候需要谨慎，有可能证书被掉包了。如访问12306网站，由于12306的证书是自己签的名，并且浏览器不认为12306是受信的CA，所以就会给警告，但是一旦你把12306的根证书安装到了你的浏览器中，那么下次就不会警告了，因为你配置了浏览器让它相信12306是一个受信的CA。

在浏览器中导入证书

导入证书

• 详细步骤百度即可….

• 在个人导入client.p12证书

• 在受信任的根证书颁发机构导入ca.pem证书

修改域名

ca.pem这个证书是发给domain.com的，而不是127.0.0.1,所以在C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts添加一记录：

127.0.0.1   domain.com

测试完成之后记得手动将127.0.0.1 domain.com从C:\Windows\System32\drivers\etc\hosts里面删掉。

golang服务端

目录

grpc-tls/
├── configs
│   ├── cert # 存放证书相关的目录
│   	├── ca.key
│   	└── ca.pem # 导入浏览器使用
│   	├── server.csr
│   	└── server.key
│   	└── server.pem
│   	├── client.csr
│   	└── client.key
│   	└── client.pem
│   	└── client.p12 # 导入浏览器使用
├── cmd
│   ├── main.go

main.go

package main

import (
	"crypto/tls"
	"crypto/x509"
	"github.com/gin-gonic/gin"
	"io/ioutil"
	"log"
	"net/http"
	"time"
)

func main() {
	router := gin.Default()
	router.GET("/test", func(c *gin.Context) {
		c.JSON(200, gin.H{
			"message": "test",
		})
	})

	// 启动https方式访问
	cert, err := tls.LoadX509KeyPair("./configs/cert/server.pem", "./configs/cert/server.key")
	if err != nil {
		log.Fatalf("tls.LoadX509KeyPair err: %v", err)
	}
	certPool := x509.NewCertPool()
	ca, err := ioutil.ReadFile("./configs/cert/ca.pem")
	if err != nil {
		log.Fatalf("ioutil.ReadFile err: %v", err)
	}
	if ok := certPool.AppendCertsFromPEM(ca); !ok {
		log.Fatalf("certPool.AppendCertsFromPEM err")
	}
	ReadTimeout := time.Duration(60) * time.Second
	WriteTimeout := time.Duration(60) * time.Second

	s := &http.Server{
		Addr:          ":8090",
		Handler:        router,
		ReadTimeout:    ReadTimeout,
		WriteTimeout:   WriteTimeout,
		MaxHeaderBytes: 1 << 20,
		TLSConfig:&tls.Config{
			Certificates: []tls.Certificate{cert},
			MinVersion: tls.VersionTLS12,
			ClientAuth:   tls.RequireAndVerifyClientCert,
			ClientCAs:    certPool,
		},
	}

	s.ListenAndServeTLS("./configs/cert/server.pem","./configs/cert/server.key")
}

测试

在浏览器输入https://domain.com:8090/test

参考

SSL/TLS及证书概述

带入gRPC：TLS 证书认证