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  • OpenSSL及证书服务

    OpenSSL及证书服务

    1.1 问题

    本案例要求熟悉OpenSSL工具的基本使用，完成以下任务操作：

    1. 使用OpenSSL加密/解密文件
    2. 搭建企业自有的CA服务器，为颁发数字证书提供基础环境

    1.2 方案

    使用两台RHEL7虚拟机，其中svr7作为CA数字证书服务器，而pc207作为测试用客户机。

    1.3 步骤

    实现此案例需要按照如下步骤进行。

    步骤一：使用OpenSSL加密/解密文件

    1）加密文件

    创建一个明文的文本文件f1.txt，使用openssl进行加密，选用des3加密算法，输出的加密文件为f1.txt.enc 。

    1. [root@svr7 ~]# rpm -qi openssl > f1.txt                 //建立明文的测试文件
    2. [root@svr7 ~]# head -2 f1.txt
    3. Name : openssl Relocations: (not relocatable)
    4. Version : 1.0.0 Vendor: Red Hat, Inc.
    5. [root@svr7 ~]# openssl enc -des3 -e -in f1.txt -out f1.txt.enc
    6. enter des-ede3-cbc encryption password:                 //设置一个密码
    7. Verifying - enter des-ede3-cbc encryption password:     //再次输入设置的密码
    8. [root@svr7 ~]# file f1.txt*
    9. f1.txt: UTF-8 Unicode English text
    10. f1.txt.enc: data                                     //加密后变成非ASCII格式

    2）解密文件

    查看未解密的f1.txt.enc文件时显示乱码，必须解密后才能查看。

    1. [root@svr7 ~]# head -2 f1.txt.enc
    2. Salted__▒▒▒▒C̏▒x▒6Q▒
    3. .O▒l▒g▒)▒▒▒{▒▒G▒▒t▒▒!▒▒▒Cc0▒▒▒c쬂▒V▒Dp▒▒9▒▒▒[▒▒▒X▒f▒ڍ▒j@▒▒▒▒▒▒▒=@▒.ɮP▒1e▒▒▒"M`▒W▒=▒▒▒-a,▒▒j7▒M▒▒b▒+▒▒ 麋0▒▒▒k▒▒z▒Zʢ
    5. [root@svr7 ~]# openssl enc -des3 -d -in f1.txt.enc -out f1-new.txt
    6. enter des-ede3-cbc decryption password:                 //输入解密口令
    7. [root@svr7 ~]# head -2 f1-new.txt                     //查看解密后的文本
    8. Name : openssl Relocations: (not relocatable)
    9. Version : 1.0.0 Vendor: Red Hat, Inc.

    步骤二：搭建企业自有的CA服务器，为颁发数字证书提供基础

    1）配置CA签署环境

    修改OpenSSL的主配置文件位于/etc/pki/tls/openssl.cnf，为证书创建过程提供一些默认的设置：

    1. [root@svr7 ~]# vim /etc/pki/tls/openssl.cnf
    2. .. ..
    3. [ CA_default ]
    4. dir = /etc/pki/CA                 //CA相关文件的默认目录
    5. certs = $dir/certs                 //为用户颁发证书的存放位置
    6. crl_dir = $dir/crl                 //证书废止列表（CRL）文件的存放位置
    7. database = $dir/index.txt             //证书数据的索引文件，需手动建立
    8. certificate = $dir/my-ca.crt             //CA服务器根证书文件
    9. serial = $dir/serial                 //序号记录文件，需手动建立
    10. .. ..
    11. private_key = $dir/private/my-ca.key     //CA服务器私钥文件
    12. [ req_distinguished_name ]             //证书请求的识别信息
    13. countryName = Country Name (2 letter code)
    14. countryName_default = CN                         //国家名缩写
    15. stateOrProvinceName = State or Province Name (full name)
    16. stateOrProvinceName_default = Beijing                     //所在省份
    17. localityName = Locality Name (eg, city)
    18. localityName_default = Beijing                             //所在城市
    19. 0.organizationName = Organization Name (eg, company)
    20. 0.organizationName_default = Tedu Technology Ltd     //所在单位/组织

    默认CA配置目录位于/etc/pki/CA/，需要建立初始化序列文件、索引文件：

    1. [root@svr7 ~]# cd /etc/pki/CA
    2. [root@svr7 CA]# touch index.txt                     //建立数据索引文件
    3. [root@svr7 CA]# echo 01 > serial                     //建立序号文件

    2）为CA服务器创建私钥

    此私钥在后续签发证书时都会用到，建议设置一个私钥口令进行保护。

    1. [root@svr7 ~]# cd /etc/pki/CA/private
    2. [root@svr7 private]# openssl genrsa -des3 2048 > my-ca.key
    3. Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
    4. ...............................+++
    5. ............+++
    6. e is 65537 (0x10001)
    7. Enter pass phrase:                                 //设置一个私钥口令
    8. Verifying - Enter pass phrase:                     //再次输入设置的私钥口令
    9. [root@svr7 private]# chmod 600 my-ca.key
    10. [root@svr7 private]# ls -l my-ca.key
    11. -rw-------. 1 root root 1751 8月 6 14:12 my-ca.key

    3）为CA服务器创建根证书

    此根证书将提供给所有客户企业及个人，用来验证证书持有者的合法身份。证书请求识别信息会根据第1）步设置的自动读取，但通用名称、邮箱地址需要手动指定。

    1. [root@svr7 private]# openssl req
    2. > -new -x509 -key my-ca.key -days 365 > ../my-ca.crt
    3. Enter pass phrase for my-ca.key:                     //验证私钥口令
    4. You are about to be asked to enter information that will be incorporated
    5. into your certificate request.
    6. What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
    7. There are quite a few fields but you can leave some blank
    8. For some fields there will be a default value,
    9. If you enter '.', the field will be left blank.
    10. -----
    11. Country Name (2 letter code) [CN]:
    12. State or Province Name (full name) [Beijing]:
    13. Locality Name (eg, city) [Beijing]:
    14. Organization Name (eg, company) [Tedu Technology Ltd]:
    15. Organizational Unit Name (eg, section) []:
    16. Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:Tedu CA Server
    17. Email Address []:zengye@tedu.cn

    4）发布根证书文件

    本例中通过自带的httpd服务提供Web方式的下载。

    1. [root@svr7 private]# mkdir /var/www/html/certs/
    2. [root@svr7 private]# cp ../my-ca.crt /var/www/html/certs/TARENA-CA.CRT
    3. [root@svr7 private]# service httpd start
    4. 正在启动 httpd：httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using svr7.tedu.cn for ServerName
    5. [确定]

    确认在客户机能够下载到根证书。

    1. [root@pc207 ~]# wget http://192.168.4.7/certs/TARENA-CA.CRT
    2. .. ..
    3. 2017-08-17 23:36:51 (49.5 MB/s) - 已保存 “TARENA-CA.CRT” [1436/1436])

    完成这些步骤以后，就已经具有了签发证书的环境。当收到企业或个人提交的证书签发请求（CSR）文件以后，就可以执行验证和签发了（后续讲解内容）。

    2 案例2：邮件TLS/SSL加密通信

    2.1 问题

    本案例要求为基于Postfix+Dovecot的邮件服务器提供加密通信支持，主要完成以下任务操作：

    1. 为SMTP服务（postfix）添加TLS/SSL加密通信支持
    2. 基于dovecot配置POP3s+IMAPS加密通信支持
    3. 客户端收发信测试，确保加密的邮件通信可用

    2.2 方案

    使用两台RHEL7虚拟机，其中svr7作为CA服务器，而mail作为测试用的Postfix+Dovecot邮件服务器。另外可准备一台pc120作为收发邮件的Windows测试机，安装邮件客户端软件或Outlook 2010。

    2.3 步骤

    实现此案例需要按照如下步骤进行。

    步骤一：准备一个简单的Postfix+Dovecot邮件服务器，支持SMTP认证

    1） 快速安装邮件相关软件、添加邮箱账号

    确认已安装postfix、dovecot、cyrus-sasl软件包,启动saslauthd服务:

    1. [root@www ~]# yum -y install postfix dovecot cyrus-sasl
    2. .. ..
    3. [root@www ~]# vim /etc/sasl2/smtpd.conf
    4. pwcheck_method: saslauthd
    5. mech_list: plain login
    6. [root@www ~]# service saslauthd start ; chkconfig saslauthd on
    7. 正在启动 saslauthd： [确定]

    添加两个邮箱账号mickey、minnie。

    1. [root@www ~]# useradd mickey
    2. [root@www ~]# echo 123456 | passwd --stdin mickeyy
    3. 更改用户 mickeyy 的密码 。
    4. passwd： 所有的身份验证令牌已经成功更新。
    6. [root@www ~]# useradd minnie
    7. [root@www ~]# echo 123456 | passwd --stdin minnie
    8. 更改用户 minnie 的密码 。
    9. passwd： 所有的身份验证令牌已经成功更新。

    2） 配置并启动postfix服务

    1. [root@mail ~]# cd /etc/postfix/
    2. [root@mail postfix]# cp main.cf main.cf.origin
    3. [root@mail postfix]# vim main.cf
    4. .. ..
    5. myhostname = mail.tedu.cn
    6. mydomain = tedu.cn
    7. myorigin = $mydomain
    8. inet_interfaces = all
    9. mydestination = $myhostname, localhost.$mydomain, localhost, $mydomain
    10. mynetworks = 127.0.0.0/8
    11. home_mailbox = Maildir/                                 //设置邮箱路径
    12. smtpd_sasl_auth_enable = yes
    13. smtpd_sasl_security_options = noanonymous
    14. smtpd_recipient_restrictions =
    15. permit_mynetworks,
    16. permit_sasl_authenticated,
    17. reject_unauth_destination
    19. [root@mail postfix]# systemctl restart postfix
    20. [root@mail postfix]# netstat -anpt | grep master
    21. tcp 0 0 0.0.0.0:25 0.0.0.0:* LISTEN 32120/master

    3） 配置并启动dovecot服务

    1. [root@mail dovecot]# vim /etc/dovecot/conf.d/10-mail.conf
    2. mail_location = maildir:~/Maildir                     //设置邮箱路径
    3. .. ..
    4. [root@mail dovecot]# vim /etc/dovecot/conf.d/10-ssl.conf
    5. .. ..
    6. ssl = no                                             //先禁用SSL
    7. #ssl_cert = </etc/pki/dovecot/certs/dovecot.pem         //注释掉此处两行内容
    8. #ssl_key = </etc/pki/dovecot/private/dovecot.pem
    9. [root@mail postfix]# systemctl restart dovecot
    10. 正在启动 Dovecot Imap： [确定]
    11. [root@mail postfix]# netstat -anpt | grep dovecot
    12. tcp 0 0 0.0.0.0:110 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot
    13. tcp 0 0 0.0.0.0:143 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot

    4） 简单测试一下，确认未作TLS/SSL加密时邮件收发可用

    由root给mickey用户发送一封邮件，确认mickey的邮箱能收到该邮件。

    1. [root@mail ~]# echo "Hello Mickey" | mail -s "Test Mail XXXX" mickey@tedu.cn
    2. [root@mail ~]# cat /home/mickey/Maildir/new/137690..     //找最新的一封邮件
    3. Return-Path: <root@tedu.cn>
    4. X-Original-To: mickey@tedu.cn
    5. Delivered-To: mickey@tedu.cn
    6. Received: by mail.tedu.cn (Postfix, from userid 0)
    7. id 28846836EA; Mon, 19 Aug 2017 17:36:58 +0800 (CST)
    8. Date: Mon, 19 Aug 2017 17:36:58 +0800
    9. To: mickey@tedu.cn
    10. Subject: Test Mail XXXX
    11. User-Agent: Heirloom mailx 12.4 7/29/08
    12. MIME-Version: 1.0
    13. Content-Type: text/plain; charset=us-ascii
    14. Content-Transfer-Encoding: 7bit
    15. Message-Id: <20130819093658.28846836EA@mail.tedu.cn>
    16. From: root@tedu.cn (root)
    18. Hello Mickey

    步骤二：创建CSR证书签发申请，提交给CA服务器签署，下载签署后的证书

    1） 在mail服务器上，创建服务私钥

    由于此例中的私钥主要用于加密的邮件通信，为了方便服务控制，不要设置私钥口令（在postfix中也不好配置） 。

    1. [root@mail ~]# cd /etc/pki/tls/private/
    2. [root@mail private]# openssl genrsa 2048 > mail.key         //不设置私钥口令
    3. Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
    4. ............................................................+++
    5. ................+++
    6. e is 65537 (0x10001)
    7. [root@mail private]# chmod 600 mail.key

    2）在mail服务器上，创建CSR证书签发请求

    基于前一步创建的服务私钥来建立CSR请求，根据提示设置的国家、省、市、组织信息要与CA根证书的设置保持一致。

    1. [root@mail private]# openssl req -new -key mail.key > ~/mail.csr
    2. You are about to be asked to enter information that will be incorporated
    3. into your certificate request.
    4. What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
    5. There are quite a few fields but you can leave some blank
    6. For some fields there will be a default value,
    7. If you enter '.', the field will be left blank.
    8. -----
    9. Country Name (2 letter code) [XX]:CN
    10. State or Province Name (full name) []:Beijing
    11. Locality Name (eg, city) [Default City]:Beijing
    12. Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:Tedu Technology Ltd
    13. Organizational Unit Name (eg, section) []:
    14. Common Name (eg, your name or your server's hostname) []:mail.tedu.cn
    15. Email Address []:postmaster@tedu.cn
    17. Please enter the following 'extra' attributes
    18. to be sent with your certificate request
    19. A challenge password []:
    20. An optional company name []:

    3）在CA服务器svr7上，签署并发布证书

    首先获得mail服务器（比如SCP方式）提交的CSR证书签发请求文件,然后正式签署并通过httpd服务提供下载。

    1. [root@svr7 ~]# scp 192.168.4.120:/root/mail.csr ./
    2. root@192.168.4.120's password:
    3. mail.csr 100% 1062 1.0KB/s 00:00
    5. [root@svr7 ~]# cd /etc/pki/CA/certs/
    6. [root@svr7 certs]# openssl ca -in ~/mail.csr > mail.crt     //签署证书
    7. Using configuration from /etc/pki/tls/openssl.cnf
    8. Enter pass phrase for /etc/pki/CA/private/my-ca.key:         //验证私钥口令
    9. Check that the request matches the signature
    10. Signature ok
    11. Certificate Details:
    12. .. ..
    13. Certificate is to be certified until Aug 19 08:31:12 2014 GMT (365 days)
    14. Sign the certificate? [y/n]:y
    16. 1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y
    17. Write out database with 1 new entries
    18. Data Base Updated
    19. [root@svr7 certs]# cp mail.crt /var/www/html/certs/     //复制到Web下载目录

    4）在mail服务器上，下载签发好的证书文件，确认私钥、证书的存放路径

    1. [root@mail ~]# cd /etc/pki/tls/certs/
    2. [root@mail certs]# wget http://192.168.4.7/certs/mail.crt
    3. .. ..
    4. 2017-05-17 16:35:27 (300 MB/s) - 已保存 “mail.crt” [4633/4633])
    5. [root@mail certs]# ls -lh /etc/pki/tls/certs/mail.crt
    6. -rw-r--r--. 1 root root 4.6K 8月 19 16:32 /etc/pki/tls/certs/mail.crt
    7. [root@mail certs]# ls -lh /etc/pki/tls/private/mail.key
    8. -rw-------. 1 root root 1.7K 8月 19 16:22 /etc/pki/tls/private/mail.key

    步骤三：分别为postfix、dovecot添加TLS/SSL加密通信支持

    大多数情况下，加密的和非加密的服务会同时提供，允许邮箱用户自行选择 。当然，如果确实有需要，可以只提供加密的收发信服务，禁用非TLS/SSL加密的收发信服务。

    1） 修改postfix服务配置，启用SSL加密通信

    1. [root@svr7 ~]# vim
    2. .. ..
    3. smtpd_use_tls = yes
    4. #smtpd_tls_auth_only = yes             //若启用此项，则非TLS的SMTP通信将被阻止
    5. smtpd_tls_key_file = /etc/pki/tls/private/mail.key
    6. smtpd_tls_cert_file = /etc/pki/tls/certs/mail.crt
    7. #smtpd_tls_loglevel = 1                 //排错阶段可启用此配置
    8. [root@mail ~]# service postfix reload
    9. 重新载入postfix： [确定]

    2）修改dovecot服务配置，启用SSL加密通信

    1. [root@mail ~]# vim /etc/dovecot/conf.d/10-ssl.conf
    2. .. ..
    3. ssl = yes
    4. #ssl_cert = </etc/pki/dovecot/certs/dovecot.pem
    5. #ssl_key = </etc/pki/dovecot/private/dovecot.pem
    6. ssl_cert = </etc/pki/tls/certs/mailsvr.crt
    7. ssl_key = </etc/pki/tls/private/mailsvr.key
    8. [root@mail ~]# netstat -anpt | grep dovecot
    9. tcp 0 0 0.0.0.0:110 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot
    10. tcp 0 0 0.0.0.0:143 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot
    11. tcp 0 0 0.0.0.0:993 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot
    12. tcp 0 0 0.0.0.0:995 0.0.0.0:* LISTEN 32243/dovecot

    注意：若要禁用非加密的POP3、IMAP通信，可以参考以下配置（可选）。

    1. [root@mail ~]# vim /etc/dovecot/conf.d/10-master.conf
    2. inet_listener imap {
    3. port = 0                                 //停用非加密的imap服务
    4. }
    5. inet_listener pop3 {
    6. port = 0                                 //停用非加密的pop3服务
    7. }

    步骤四：在邮件客户端（比如Outlook Express）验证加密的邮件通信

    1）为测试用户mickey配置邮件收发账号

    设置好电子邮件地址、用户账号密码、收发信服务器等属性。接收邮件选POP3或IMAP，勾选安全连接（SSL） ，如图-1所示。

    图-1

    2）加密的收发信测试

    新建一封测试邮件，发送给minnie@tedu.cn、抄送给自己，确认能够成功发送并接收邮件。首次发送邮件时会出现安全提示，如图-2所示，选“是”继续即可。

    图-2

    成功发出邮件以后，即可收取到抄送给自己的邮件，如图-3所示。
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