openssl —— 证书与加密的全能工具

分类：11 安全与审计 适用：OpenSSL 1.1.1 / 3.x（1.0.2 已 EOL） 一句话：查证书到期、验证证书链、自签证书、加解密文件，TLS 相关问题的第一工具。

1. 它解决什么问题

• 证书什么时候过期？域名对不对？证书链完不完整？
• 内网服务要自签证书，或搭私有 CA。
• 验证某台服务器的 TLS 握手、协议版本、加密套件。
• 生成随机密码、计算摘要、加解密文件。

2. 证书查看

# 本地证书文件
openssl x509 -in cert.pem -noout -text
openssl x509 -in cert.pem -noout -subject -issuer -dates
openssl x509 -in cert.pem -noout -enddate
openssl x509 -in cert.pem -noout -fingerprint -sha256
openssl x509 -in cert.pem -noout -serial

# 一行看完关键信息
openssl x509 -in cert.pem -noout -subject -issuer -dates -ext subjectAltName

# 从私钥导出公钥
openssl rsa -in key.pem -pubout
openssl pkey -in key.pem -pubout

# 校验证书与私钥是否匹配（两者 modulus 应一致）
openssl x509 -in cert.pem -noout -modulus | openssl md5
openssl rsa -in key.pem -noout -modulus | openssl md5

3. 在线检查（不落地）

# 抓取服务器证书
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com </dev/null 2>/dev/null \
  | openssl x509 -noout -subject -issuer -dates

# 看完整证书链
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com -showcerts </dev/null

# 只看到期时间
echo | openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com 2>/dev/null \
  | openssl x509 -noout -enddate

# 验证链是否完整（关键）
openssl s_client -connect example.com:443 -servername example.com -verify_return_error </dev/null

-servername 必须加：一个 IP 上可能挂多个站点（SNI），不加会拿到默认证书。

4. 证书链验证

openssl verify -CAfile ca-bundle.crt server.crt
openssl verify -CAfile chain.pem -untrusted intermediate.pem server.crt

常见错误：

生产最常见的问题就是"缺中间证书"：浏览器能打开（浏览器会自动补链），但 Java/curl/Python 客户端报错。

5. 生成自签证书

一条命令（测试用）

openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -nodes \
  -keyout key.pem -out cert.pem -days 365 \
  -subj "/C=CN/ST=Zhejiang/L=Hangzhou/O=Example/CN=internal.example.com" \
  -addext "subjectAltName=DNS:internal.example.com,DNS:*.internal.example.com,IP:10.0.0.5"

-nodes 表示私钥不加密（无 passphrase），生产慎用。 -addext subjectAltName 必须包含实际访问的域名/IP，否则现代客户端不认。

标准流程（CSR + CA 签发）

# 1. 生成私钥
openssl genrsa -out server.key 2048
# 或更现代
openssl genpkey -algorithm RSA -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048 -out server.key
# EC 密钥（更快）
openssl ecparam -genkey -name prime256v1 -out server.key

# 2. 生成 CSR
openssl req -new -key server.key -out server.csr \
  -subj "/C=CN/O=Example/CN=app.example.com" \
  -addext "subjectAltName=DNS:app.example.com,DNS:*.app.example.com"

# 3. 查看 CSR
openssl req -in server.csr -noout -text

# 4. 用 CA 签发
openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial \
  -out server.crt -days 365 -sha256 \
  -extfile <(printf "subjectAltName=DNS:app.example.com,DNS:*.app.example.com")

# 5. 合并成 fullchain（Nginx 用）
cat server.crt intermediate.crt > fullchain.crt

6. 私钥格式转换

# PKCS#12（.p12/.pfx，Windows/Java 常用）
openssl pkcs12 -export -in cert.pem -inkey key.pem -out cert.p12 -name "app"
openssl pkcs12 -in cert.p12 -nodes -out all.pem          # 解出证书+私钥
openssl pkcs12 -in cert.p12 -nokeys -out cert.pem
openssl pkcs12 -in cert.p12 -nocerts -nodes -out key.pem

# PEM ↔ DER
openssl x509 -in cert.pem -outform der -out cert.der
openssl x509 -in cert.der -inform der -out cert.pem

# 去掉私钥口令
openssl rsa -in key-encrypted.pem -out key.pem

7. 加解密与摘要

# 摘要
openssl dgst -sha256 file.tar.gz
openssl dgst -sha256 -hmac "secret" file

# 对称加密（带 salt + PBKDF2）
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -salt -in plain.txt -out enc.bin
openssl enc -d -aes-256-cbc -pbkdf2 -in enc.bin -out plain.txt

# 非对称签名/验签
openssl dgst -sha256 -sign private.key -out sig.bin file
openssl dgst -sha256 -verify <(openssl pkey -in private.key -pubout) -signature sig.bin file

# 生成随机密码
openssl rand -base64 24
openssl rand -hex 16

# 生成密码哈希（shadow 格式）
openssl passwd -6 'MyPassword'

openssl enc 默认弱 KDF，必须加 -pbkdf2；老命令不带 -pbkdf2 的解密结果可能不同。

8. TLS 诊断

# 支持的协议版本
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_2 </dev/null
openssl s_client -connect example.com:443 -tls1_3 </dev/null

# 加密套件
openssl ciphers -v 'HIGH:!aNULL'
openssl s_client -connect example.com:443 -cipher 'ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256' </dev/null

# 握手耗时
openssl s_time -connect example.com:443 -new -time 10

# 检查是否支持 OCSP stapling
openssl s_client -connect example.com:443 -status </dev/null | grep -A3 'OCSP'

9. 实战场景

9.1 批量检查证书到期（巡检脚本）

#!/bin/bash
for host in app.example.com api.example.com admin.example.com; do
  end=$(echo | openssl s_client -connect "$host:443" -servername "$host" 2>/dev/null \
        | openssl x509 -noout -enddate 2>/dev/null | cut -d= -f2)
  if [ -z "$end" ]; then
    echo "$host: 连接失败"
    continue
  fi
  days=$(( ( $(date -d "$end" +%s) - $(date +%s) ) / 86400 ))
  printf "%-30s %s  剩余 %d 天\n" "$host" "$end" "$days"
done

配合监控告警，剩余 30 天开始提醒。

9.2 排查"Java 客户端报 PKIX 错误"

# 1. 看服务端是否发送完整链
openssl s_client -connect host:443 -servername host -showcerts </dev/null | grep -E '^ [0-9] s:|i:'

# 2. 如果只有一张证书，说明缺中间证书
# 3. 用 fullchain 替换 Nginx 的 ssl_certificate

9.3 为内网服务签证书

# 建私有 CA（只做一次）
openssl genrsa -out ca.key 4096
openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -sha256 -days 3650 \
  -out ca.crt -subj "/CN=Internal CA"

# 为每个服务签
openssl genrsa -out app.key 2048
openssl req -new -key app.key -out app.csr -subj "/CN=app.internal"
openssl x509 -req -in app.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial \
  -out app.crt -days 825 -sha256 \
  -extfile <(printf "subjectAltName=DNS:app.internal,IP:10.0.0.5")

# 分发 ca.crt 到客户端信任库

9.4 校验下载文件完整性

openssl dgst -sha256 app.tar.gz
# 与官网公布的 sha256 比对

10. 常见坑

1. 忘记 -servername：SNI 场景拿到错误证书，验证结果不可信。
2. subjectAltName 缺失：现代浏览器/客户端只看 SAN，不看 CN。
3. 证书链顺序错：必须是 服务器证书 → 中间证书 → 根证书（根通常不放）。
4. -nodes 用于生产：私钥无口令，泄露即失守。
5. openssl enc 不加 -pbkdf2：老 KDF 不安全，且不同版本解密可能失败。
6. 系统时间不对：certificate is not yet valid，先 timedatectl 校时。
7. 私钥权限：必须 600，Nginx 的 key 权限过宽会拒绝加载。
8. 根证书与中间证书混淆：客户端信任库只装根，服务端只发中间。
9. -days 超 825 天：公开 CA 有硬性限制，苹果/Chrome 会拒绝。
10. openssl verify 不检查 SNI：它只验本地文件，域名匹配要额外看 -verify_hostname。
11. 1.0.2 已 EOL：不支持 TLS 1.3，尽快升级。
12. PFX 密码含特殊字符：-passin pass:xxx 要用引号。

11. 速查表

openssl version -a
openssl x509 -in c.pem -noout -subject -issuer -dates -ext subjectAltName
openssl x509 -in c.pem -noout -fingerprint -sha256

echo | openssl s_client -connect h:443 -servername h 2>/dev/null | openssl x509 -noout -enddate
openssl s_client -connect h:443 -servername h -showcerts </dev/null
openssl s_client -connect h:443 -servername h -verify_return_error </dev/null

openssl verify -CAfile ca.crt server.crt
openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -nodes -keyout k.pem -out c.pem -days 365 \
  -subj "/CN=x" -addext "subjectAltName=DNS:x"

openssl pkcs12 -export -in c.pem -inkey k.pem -out c.p12
openssl dgst -sha256 file
openssl enc -aes-256-cbc -pbkdf2 -salt -in f -out f.enc
openssl rand -base64 24