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自己创建 CA，并用 CA 为各服务签发证书

这篇文章是基于 常用 OpenSSL 命令 的一个补充，主要是介绍如何自己创建 CA，并用 CA 为各服务签发证书。

生成 CA 私钥​

openssl ecparam -name prime256v1 -genkey -out ca.key

生成 CA 证书​

为了让根证书的信息看起来漂亮一点，参考了几个有名的根证书，使用了 Organization、Organizational Unit、Common Name 这几个字段。 把这几个字段写进一个配置文件（这里命名为 ca.conf），后面生成 CA 证书时会用到。

[ req ]
prompt             = no
distinguished_name = req_distinguished_name
x509_extensions    = v3_req

[ req_distinguished_name ]
OU = My Service, Inc.
O  = My Service, Inc.
CN = My Service Root CA

[ v3_req ]
keyUsage = keyCertSign, cRLSign
basicConstraints = critical,CA:true
  • 因为私钥是ECDSA算法生成的，所以[req]段下面的default_bits = 2048就不起作用了，可以不写。
  • keyUsage：keyUsage 扩展定义了证书的公钥可以用于哪些操作。对于根证书和中间CA证书，以下两个值通常是必须的：
    • keyCertSign：证明证书的公钥可以用来签署其他证书。这是CA证书的关键功能，因为CA的主要作用就是签发证书。
    • cRLSign：证明证书的公钥可以用来签署证书撤销列表（CRL）。CRL是由CA发布的列表，包含了被撤销（不再有效）的证书序列号。
  • basicConstraints：basicConstraints 是一个关键扩展，它指示证书是否是CA证书以及是否有权签发其他证书。
    • CA:true：指示证书是CA证书，并且可以用来签发其他证书。
    • critical：这个关键字表示这个扩展是“关键的”，意味着如果证书使用者或者验证证书链的软件不能理解这个扩展，那么应该拒绝这个证书。对于 basicConstraints，这是非常重要的，因为它定义了证书的基本信任结构。

然后用这个配置文件生成 CA 证书。

openssl req -new -x509 -key ca.key -out ca.crt -days 3650 -sha256 -config ca.conf
  • -sha256：指定签名时使用的摘要算法（新版 OpenSSL 默认就是 SHA-256，写上是为了明确）。
  • 网上的例子里常见的 -nodes（不加密私钥）在这里不需要：它只在让 openssl req 顺便生成私钥（-newkey）时才有意义，这里私钥已经单独生成好了。

生成服务私钥​

openssl ecparam -name prime256v1 -genkey -out server.key

生成服务证书请求（CSR）​

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

不加 -config 时，OpenSSL 会以交互方式询问 Common Name 等信息。

注意：Chrome 等现代浏览器校验证书时只认 SAN（Subject Alternative Name），不再看 Common Name。所以只要证书是给浏览器访问的服务用的，就应该配置 SAN，而不只是「多个域名」的场景才需要。SAN 配置文件（san.cnf）的写法参考 常用 OpenSSL 命令，然后在生成 CSR 时加上 -config 选项。

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

用自己的 CA 为服务签发证书​

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

需要 SAN 时有一个很容易踩的坑：openssl x509 -req 默认不会把 CSR 里的扩展复制进证书。也就是说即使上一步的 CSR 里已经带了 SAN，直接用上面的命令签出来的证书里也没有 SAN。签发时必须用 -extfile 和 -extensions 把扩展再指定一遍（req_ext 是 san.cnf 里扩展段的名字）。

openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 3650 -sha256 -extfile san.cnf -extensions req_ext
  • -CAcreateserial：序列号文件（ca.srl）不存在时自动创建。CA 用它给每张签出的证书分配唯一的序列号。
  • OpenSSL 3.0 起也可以用 -copy_extensions copy 直接复制 CSR 里的扩展，代替 -extfile/-extensions。

签完可以验证一下证书链和 SAN 是否正确：

openssl verify -CAfile ca.crt server.crt
openssl x509 -in server.crt -noout -text | grep -A 1 "Subject Alternative Name"

关于 398 天有效期限制​

从 2020 年 9 月 1 日起，Apple 和 Google 等厂商不再信任有效期超过 398 天（大约 13 个月）的新签发 SSL/TLS 证书，超过会触发 NET::ERR_CERT_VALIDITY_TOO_LONG 错误。

不过这个限制只针对系统预装（公共信任）的根 CA 签发的证书。像本文这样自己创建、再手动添加到信任列表的 CA 不受影响——Apple 的官方说明里明确写了 "This change will not affect certificates issued from user-added or administrator-added Root CAs"。所以上面给服务证书设置 -days 3650 是没有问题的。