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https单向验证应用广泛想必大家都很熟悉，我已经在一篇博文中分享过，这次来看看Nginx如何实现双向验证。
单向验证与双向验证的区别：
单向验证： 指客户端验证服务器端证书，服务器并不需要验证客户端证书。
双向验证：指客户端验证服务器端证书，而服务器也需要通过CA的公钥证书来验证客户端证书。
详细的握手过程：
单向验证
浏览器发送一个连接请求给安全服务器。
1、服务器将自己的证书，以及同证书相关的信息发送给客户浏览器。
2、客户浏览器检查服务器送过来的证书是否是由自己信赖的CA中心所签发的。如果是，就继续执行协议；如果不是，客户浏览器就给客户一个警告消息：警告客户这个证书不是可以信赖的询问客户是否需要继续。
3、接着客户浏览器比较证书里的消息，例如域名和公钥，与服务器刚刚发送的相关消息是否一致，如果是一致的，客户浏览器认可这个服务器的合法身份。
4、浏览器随机产生一个用于后面通讯的“通话密钥”，然后用服务器的公钥对其加密，然后将加密后的“预主密码”传给服务器。
5、服务器从客户发送过来的密码方案中，选择一种加密程度最高的密码方案，用服务器的私钥加密后通知浏览器。
6、浏览器针对这个密码方案，接着用服务器的公钥加过密后发送给服务器。
7、服务器接收到浏览器送过来的消息，用自己的私钥解密，获得。
8、服务器、浏览器接下来的通讯都是用对称密码方案，使用相同的对称密钥。
双向验证
1、浏览器发送一个连接请求给安全服务器。
2、服务器将自己的证书，以及同证书相关的信息发送给客户浏览器。
3、客户浏览器检查服务器送过来的证书是否是由自己信赖的CA中心所签发的。如果是，就继续执行协议；如果不是，客户浏览器就给客户一个警告消息：警告客户这个证书不是可以信赖的询问客户是否需要继续。
4、接着客户浏览器比较证书里的消息，例如域名和公钥，与服务器刚刚发送的相关消息是否一致，如果是一致的，客户浏览器认可这个服务器的合法身份。
5、服务器要求客户的身份认证，用户可以建立一个随机数然后对其进行数字签名，将这个含有签名的随机数和客户自己的证书以及加密过的“预主密码”一起传给服务器。
6、服务器必须检验客户证书和签名随机数的合法性，具体的合法性验证过程包括：客户的证书使用日期是否有效，为客户提供证书的CA 是否可靠，发行CA 的公钥能否正确解开客户证书的发行CA的数字签名，检查客户的证书是否在证书废止列表（CRL）中。检验如果没有通过，通讯立刻中断；如果验证通过，服务器将用自己的私钥解开加密的“预主密码”，然后执行一系列步骤来产生主通讯密码（客户端也将通过同样的方法产生相同的主通讯密码）。
7、客户浏览器告诉服务器自己所能够支持的通讯对称密码方案。
8、服务器从客户发送过来的密码方案中，选择一种加密程度最高的密码方案，用客户的公钥加过密后通知浏览器。
9、浏览器针对这个密码方案，选择一个通话密钥，接着用服务器的公钥加过密后发送给服务器。
10、服务器接收到浏览器送过来的消息，用自己的私钥解密，获得通话密钥。
11、服务器、浏览器接下来的通讯都是用对称密码方案，使用相同的对称密钥。
一、自建CA，签署证书
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | # openssl 配置文件路径
vim /etc/pki/tls/openssl.cnf
# 下面只列出配置文件中和自建CA有关的几个关键指令
dir = /etc/pki/CA # CA的工作目录
database = $dir/index.txt # 签署证书的数据记录文件
new_certs_dir = $dir/newcerts # 存放新签署证书的目录
serial = $dir/serial # 新证书签署号记录文件
certificate = $dir/ca.crt # CA的证书路径
private_key = $dir/private/cakey.pem # CA的私钥路径
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使用openssl制作CA的自签名证书 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | # 切换到CA的工作目录
cd /etc/pki/CA
# 制作CA私钥
(umask 077; openssl genrsa -out private/cakey.pem 2048)
# 制作自签名证书
openssl req -new -x509 -key private/cakey.pem -out ca.crt
# 生成数据记录文件，生成签署号记录文件，给文件一个初始号。
touch index.txt
touch serial
echo '01'> serial
# 自建CA完成
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准备服务器端证书 1 2 3 4 5 6 7 8 | # 制作服务器端私钥
(umask 077; openssl genrsa -out server.key 1024)
# 制作服务器端证书申请指定使用sha512算法签名 （默认使用sha1算法）
openssl req -new -key server.key -sha512 -out server.csr
# 签署证书
openssl ca -in server.csr -out server.crt -days 3650
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准备客户端证书 1 2 3 4 5 6 7 8 | # 制作客户端私钥
(umask 077; openssl genrsa -out kehuduan.key 1024)
# 制作客户端证书申请
openssl req -new -key kehuduan.key -out kehuduan.csr
# 签署证书
openssl ca -in kehuduan.csr -out kehuduan.crt -days 3650
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注意事项:
1、制作证书时会提示输入密码，设置密码可选，服务器证书和客户端证书密码可以不相同。 2、服务器证书和客户端证书制作时提示输入省份、城市、域名信息等，需保持一致。 3、以下信息根证书需要和客户端证书匹配，否则可能出现签署问题。
countryName = match
stateOrProvinceName = match
organizationName = match
organizationalUnitName = match
如何指定签署证书的签名算法
1 2 3 | openssl req xx
-[digest] Digest to sign with (see openssl dgst -h for list)
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查看使用的签名算法:
1 2 | # 使用-sha256指定算法
openssl req -new -key server.key -sha256 -out server.csr
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二、提供Nginx配置文件 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 | server {
listen 443;
server_name pro.server.com;
ssi on;
ssi_silent_errors on;
ssi_types text/shtml;
ssl on;
ssl_certificate /data/server/nginx/ssl/self/server.crt;
ssl_certificate_key /data/server/nginx/ssl/self/server.key;
ssl_client_certificate /data/server/nginx/ssl/self/ca/ca.crt;
ssl_verify_client on;
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-ECDSA-RC4-SHA:!ECDHE-RSA-RC4-SHA:ECDH-ECDSA-RC4-SHA:ECDH-RSA-RC4-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA:!RC4-SHA:HIGH:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!CBC:!EDH:!kEDH:!PSK:!SRP:!kECDH;
ssl_prefer_server_ciphers On;
index index.html index.htm index.php;
root /data/www;
location ~ .*\.(php|php5)?$
{
#fastcgi_pass unix:/tmp/php-cgi.sock;
fastcgi_pass 127.0.0.1:9000;
fastcgi_index index.php;
include fastcgi.conf;
}
location ~ .*\.(gif|jpg|jpeg|png|bmp|swf)$
{
expires 30d;
}
location ~ .*\.(js|css)?$
{
expires 1h;
}
###this is to use open website lianjie like on apache##
location / {
if (!-e $request_filename) {
rewrite ^(.*)$ /index.php?s=$1 last;
break;
}
keepalive_timeout 0;
}
location ~ /.svn/ {
deny all;
}
###end##
include /data/server/nginx/conf/rewrite/test.conf;
access_log /log/nginx/access/access.log;
}
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客户端证书格式转换
1 2 | # 将文本格式的证书转换成可以导入浏览器的证书
openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12
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三、将证书导入浏览器，这里以Chrome为例
1、在浏览器窗口右上角找到设置
2、在设置窗口中找到高级设置
3、找到管理证书 
4、点击导入证书，然后选择证书路径就可以了 
5、在导入证书之后就可以正常访问到服务器数据了 
6、如果没有成功导入客户端证书就访问服务器的话，那么服务器验证客户端证书这步就会失败，然后返回如下错误 
由于用的是自签证书不被公有CA信任，所以https那里会有红叉。
附加内容: 如何配置级联证书链 （2016/11/08）
为什么我之前写这篇的时候没有写上，而是之后加上这块呢？
因为之前做的实验用的是自签名证书，所谓的自签名证书就是CA也是自己做，自己给自己发证。 那么我们在签发服务端证书和客户端证书的时候，是由自己所创建的根级CA下发的。 不存在一级、二级代理CA的概念。在Nginx上配置校验客户端证书时，只需要制定根级CA的证书就够了。
但是在实际运用过程中，我们很可能会在CA代理机构，申请受信任的证书，这个机构很可能就会是代理CA，也就是由根级CA授权的下级CA，有数字证书的签发资格。
举个例子，假如有一个二级代理CA签发了一个证书，那么当需要校验这个证书的合法性时，需要用到签发这个证书的二级代理CA的证书来校验。 那么二级代理CA的证书是否又可信呢？ 那么就需要给二级代理CA发证的，一级代理CA的证书来校验，层层递进，直到根CA证书。这就是级联证书的校验模式。
这时候在配置Nginx校验客户端证书时，只指定给发证的二级代理CA的证书就不行了。 还需要跟上能校验二级代理CA证书的根CA证书。
在HTTPS双向验证中，指定CA证书来校验客户端证书时，是用于校验整个信任域。 比如: 你的顶级域名是 baidu.com。 那么任何 xxx.baidu.com 的证书都可以被信任。
假设在startSSL申请了一个SSL证书
使用者: test.baidu.com 颁发者: StartCom Class 1 DV Server CA
打开这个CA证书可以看到，它上面还有一级，它的颁发者是 StartCom Certification Authority
然后再打开这个CA的证书，查看颁发者和使用者都相同，那它应该就是根级CA了。
test.baidu.com 作为客户端证书，Nginx配置校验：
1、打开代理CA和根级CA的证书，复制代理CA证书中的内容，贴到根CA证书内容的下方，保存； 
2、提供Nginx配置文件 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 | server {
listen 443;
server_name test.baidu.com;
ssl on;
ssl_certificate /alidata/server/nginx/ssl/server.baidu.com.crt;
ssl_certificate_key /alidata/server/nginx/ssl/server.key;
ssl_verify_depth 2;
ssl_client_certificate /alidata/server/nginx/ssl/ca/ca_and_proxyca.crt;
ssl_verify_client on;
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
ssl_ciphers ECDHE-ECDSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-ECDSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-ECDSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-ECDSA-RC4-SHA:!ECDHE-RSA-RC4-SHA:ECDH-ECDSA-RC4-SHA:ECDH-RSA-RC4-SHA:ECDHE-RSA-AES256-SHA:!RC4-SHA:HIGH:!aNULL:!eNULL:!LOW:!3DES:!MD5:!EXP:!CBC:!EDH:!kEDH:!PSK:!SRP:!kECDH;
ssl_prefer_server_ciphers on;
index index.html index.htm index.php;
root /alidata/www/default;
}
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部分重点配置解释: ssl_verify_client on 开启客户端身份校验 ssl_client_certificate 指定用于校验客户端证书的CA的证书，如果是代理级CA，那么需要把内容并在一起。 ssl_verify_depth 指定校验深度
证书常见的三种格式，pem、der、pkcs12
pem 格式也就是文本格式，可以直接用文本编辑器打开看到证书内容的，这也是最常见的格式。
der 这种格式无法直接通过文本编辑器打开查看内容，通常用在JAVA环境。
pkcs12 用于导入浏览器的格式
格式转换: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 | # pem 转 der
openssl x509 -inform pem -in certificate.crt -out certificate.cer -outform DER
# pem 格式的证书有含私钥的，和不含私钥的。
# der 转 pem
openssl x509 -inform der -in certificate.cer -out certificate.pem
# 私钥转化 der 转 pem
openssl rsa -inform DER -outform PEM -in privatekey.der -out privatekey.pem
# pem 转 pkcs12
openssl pkcs12 -export -in Cert.pem -out Cert.p12 -inkey key.pem
# pkcs12 转 pem
openssl pkcs12 -nocerts -nodes -in cert.p12 -out private.pem
openssl pkcs12 -clcerts -nokeys -in cert.p12 -out cert.pem
# P7B 转换为 PEM （P7B格式一般出现在windows server和tomcat中，无私钥）
openssl pkcs7 -print_certs -in incertificat.p7b -out outcertificate.cer
# PFX 转换为PEM （PFX格式一般出现在windows server中）
#提取私钥
openssl pkcs12 -in certname.pfx -nocerts -out key.pem -nodes
#提取证书
openssl pkcs12 -in certname.pfx -nokeys -out cert.pem
# 从pem私钥中提取公钥
openssl rsa -in rsa_private_key.pem -pubout -out rsa_public_key.pem
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