Wer kennt es nicht, man möchte gerne seinen Mailserver oder Webserver absichern mit SSL, weiß aber nicht wie er die SSL-Zertifikate erstellen soll. Durch das benutzen von SSL wird die Kommunikation zwischen Client und Server verschlüsselt. Dadurch werden alle Daten, wie zum Beispiel Passwörter, Email-Inhalte verschlüsselt übertragen. Der Vorteil von selbst signierten Zertifikaten gegenüber gekauften ist ganz einfach, sie kosten NICHTS! Um dies zu bewerkstelligen, benötigt man Openssl und in unserem Fall eine Linux Machine.

Das Ziel dieses Howto ist es, das man am Schluss eine Zertifizierungsstelle (Root CA) besitzt, mit der man beliebig viele selbst signierte Zertifikate erstellen kann.

Voraussetzungen 

• OpenSSL
• Linux System (In diesem Howto benutzt: Debian Lenny 64Bit)

Openssl installieren 

Damit wir überhaupt SSL Zertifikate erstellen können, müssen wir OpenSSL installieren. Installiert OpenSSL mit folgendem Befehl:

aptitude install openssl

Benötigte Dateien und Ordner erstellen 

Als erstes müssen wir eine Zertifizierungsstelle (Root CA) erstellen. Diese wird benötigt damit wir unsere Zertifikate mit uns selber signieren können. Nur so haben wir gültige Zertifikate.

Erstellt die folgenden Ordner und Dateien in eurem home Verzeichnis.

cd /home/<username>
mkdir CA
cd CA
mkdir newcerts private

Das CA Verzeichnis hat folgenden Inhalt:

• CA Zertifikat
• Die Datenbank mit den signierten Zertifikaten
• Die Schlüssel, Requests und Zertifikate die wir generieren

Es ist zudem unser Arbeitsverzeichnis wen wir Zertifikate erstellen und signieren.

Das CA/newcerts Verzeichnis beinhaltet:

• Eine Kopie von jedem signierten Zertifikat

Das CA/private Verzeichnis beinhaltet:

• Unseren Privaten und geheimen CA Schlüssel

Dieser Schlüssel ist sehr wichtig! Ohne diesen Schlüssel kann man keine Zertifikate signieren oder erneuern! Verliert ihn also auf keinen Fall! Zudem passt auf das dieser Schlüssel nur durch Root gelesen werden kann und nicht in falsche Hände kommt! Ansonsten könnt ihr alle Zertifikate zurückziehen und von Vorne anfangen.

Beim nächsten Schritt erstellen wir 2 Dateien die zum signieren der Zertifikate benötigt werden:

echo '01' >serial
touch index.txt

Konfigurationsdatei erstellen 

Erstellt eine neue Konfigurationsdatei openssl.cnf.

vi /home/username/CA/openssl.cnf

mit folgendem Inhalt:

#
# OpenSSL configuration file.
#

# Establish working directory.

dir = .

Root CA Zertifikat erstellen 

Jetzt können wir mit dem erstellen des Root CA Zertifikats beginnen. Aber zuerst noch ein paar Details zur Konfiguration.

Die Konfigurationsdatei ist dazu da, das man nicht so viele Parameter in der Kommandozeile eingeben muss. Zudem ist die Konfigurationsdatei in Sektionen aufgeteilt, sie werden je nach Angabe von Kommandozeilen Argumenten, gelesen und verarbeitet. Ein Name in “Eckigen Klammern”, z.B “[ req ]“, zeigt das eine Sektion beginnt.

Wir benötigen nun eine Sektion zum überprüfen der Zertifikate und eine Sektion welche definiert was für ein Typ Zertifikat wir erstellen möchten.

Füge folgendes zu der neuen openssl.cnf hinzu:

[ req ]
default_bits = 1024 # Size of keys
default_keyfile = key.pem # name of generated keys
default_md = md5 # message digest algorithm
string_mask = nombstr # permitted characters
distinguished_name = req_distinguished_name

[ req_distinguished_name ]
# Variable name Prompt string
#---------------------- ----------------------------------
0.organizationName = Organization Name (company)
organizationalUnitName = Organizational Unit Name (department, division)
emailAddress = Email Address
emailAddress_max = 40
localityName = Locality Name (city, district)
stateOrProvinceName = State or Province Name (full name)
countryName = Country Name (2 letter code)
countryName_min = 2
countryName_max = 2
commonName = Common Name (hostname, IP, or your name)
commonName_max = 64

# Default values for the above, for consistency and less typing.
# Variable name Value
#------------------------------ ------------------------------
0.organizationName_default = The Sample Company
localityName_default = Cadolzburg
stateOrProvinceName_default = Bayern
countryName_default = DE

[ v3_ca ]
basicConstraints = CA:TRUE
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer:always

Um sicher zustellen das unser CA Zertifikat geschützt ist gegen unbefugte Nutzung, ist das Zertifikat Passwort geschützt. Jedesmal wen man ein Zertifikat mit dem CA Zertifikat von uns Signieren möchte, muss man ein Passwort eingeben.

Jetzt können wir unser selbstsigniertes Root Zertifikat erstellen.

Benutzte Kommandzeilen Optionen

• Ein neues Selbst-signiertes Zertifikat erstellen: -new -x509
• Ein CA Zertifikat erstellen: -extensions v3_ca
• Gültigkeit: -days 3650
• Ausgabe in spezifizierte Datei: -keyout, -out
• Eigene Konfigurationsdatei benutzen: -config ./openssl.cnf

(Ein Hinweis in Bezug der Gültigkeit des Root-Zertifikates: Wen ein Root-Zertifikat abgelaufen ist, sind alle Zertifikate, welche mit dem Root-Zertifikat signiert sind, nicht mehr gültig! Deshalb ist unser Root-Zertifikat 10 Jahre gültig.)

Führt folgenden Befehl aus. Ihr werdet nach einem neuen Passwort gefragt, welches ihr 2 mal angeben müsst. Merkt euch das Passwort! Den es wird benötigt, um eure Zertifikate zu signieren.

openssl req -new -x509 -extensions v3_ca -keyout private/cakey.pem -out cacert.pem -days 3650 -config ./openssl.cnf

Dies erstellt 2 Dateien:

• Ein Privater Schlüssel in private/cakey.pem
• Ein Root CA Zertifikat in cacert.pem

cacert.pem ist die Datei welche man den Clients verteilt, damit sie das Root CA Zertifikat manuell importieren können. Weiter unten gibt es noch eine Methode, wie man das CA Zertifikat als Datei mit der Dateiendung “.crt”, als Download Link anbieten kann. Dazu aber später mehr.

Um einzelne Ausschnitte aus dem Zertifkat anzusehen, kann man das mit folgenden Befehlen tun:

openssl x509 -in cacert.pem -noout -text

oder

openssl x509 -in cacert.pem -noout -dates

oder

openssl x509 -in cacert.pem -noout -purpose

Server Zertifikat erstellen 

Da wir jetzt ein Root Zertifikat haben, können wir beginnen mit dem erstellen des SSL Server Zertifikats für unsere SSL Applikationen, wie z.B https, spop, simap oder stunnel. Der Ablauf ist so, zuerst erstellen wir ein Privaten Schlüssel und ein Zertifikat Request, diese Signieren wir mit dem Root Zertifikat, dadurch erhalten wir ein gültiges Zertifikat.

Unsere openssl.cnf benötigt jetzt ein paar weitere Sektionen um Nicht-CA Zertifikate erstellen zu können.

Füge folgendes ans Ende der Datei:

[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
subjectKeyIdentifier = hash
</code>
Um zu verhindern das wir jedesmal das gleiche wiederholen müssen auf der Kommandozeile, füge folgendes in die “[ req ]” Sektion nach “distinguished_name”:
<code>
distinguished_name = req_distinguished_name
req_extensions = v3_req

Jetzt sind wir bereit um unser erster Zertifikats Request zu erstellen. In diesem Beispiel, erstellen wir ein Zertifikat für einen Sicheren Webserver mit der Domain secure.yourdomain.de. Alles sieht ziemlich ähnlich aus wie beim Root CA Zertifikat, abgesehen von 3 Eingaben welche sich ändern im Zertifikats Request.

• Organizational Unit: ein Hinweis für was das Zertifikat ist
• Email Address: die Email Addresse des Webserver Administrators
• Common Name: Hostname/Domainname für welches das Zertifikat giltet. Zwingend notwendig!

Der Common Name muss zwingend gleich sein wie der Server Name oder Domain Name, mit welchem die Clients auf die Sichere Website zugreifen möchten. Wen dieser Name nicht zusammen passt, bekommen alle Clients die sich mit der SSL geschützen Webseite verbinden möchten, eine Warnung! Die Warnung weisst euch darauf hin, ob ihr diesem Server vertraut und trotzdem nutzen möchten! Die Fehlermeldung die beim Client erscheint: “Warning! You asked for mail.sample.com; the responding machine’s certificate is for secure.yourdomain.de. Are you sure you want to continue?”

Es ist auch möglich ein sogenanntes Wildcard Zertifikat zu erstellen für alle Subdomains einer Domain. Zum Beispiel “*.yourdomain.de”, somit sind alle Subdomains gültig für diese Domain. Dies wird jedoch in der Regel eher in Reverse Proxy Lösungen benötigt.

Zertifikat Request erstellen (CSR – Certificate Signing Request) 

openssl req -new -nodes -out req.pem -config ./openssl.cnf

Dies erstellt 2 Dateien:

• Ein privater Schlüssel in key.pem
• Ein Zertifikats signier Request in req.pem

Diese Dateien sollten aufbewahrt werden. Wen das zu erstellenden Zertifkat mal abläuft, kann der Request benutzt werden, um erneut ein Zertifikat zu erstellen.

Der Private Schlüssel ist natürlich wichtig für die SSL Verschlüsselung. Wen man die Dateien irgendwo abspeichert, ist es wichtig das man Dateinamen verwendet, durch die man erkennen kann, für was das Zertifikat erstellt wurde; als Beispiel, secure.yourdomain.de.key.pem und secure.yourdomain.de.req.pem.

Wir können den Inhalt überprüfen um sicher zu sein, dass unser Request Inhaltlich stimmt bevor wir ihn signieren:

openssl req -in req.pem -text -verify -noout

Server Zertifikat signieren 

Jetzt müssen wir noch eine Konfigurations Sektion hinzufügen, damit wir eine Zertifizierungsstelle sind. Ansonsten können wir den Zertifikats Request nicht signieren. Diese Sektion beinhaltet die Pfade zu den verschiedenen Dateien, wie z.B die Datenbank, das Root CA Zertifikat, der Private Schlüssel usw. Es beinhaltet zudem ein paar Standard Werte.

Kopiere den folgenden Inhalt vor die “[ req ]” Sektion in der openssl.cnf:

[ ca ]
default_ca = CA_default

[ CA_default ]
serial = $dir/serial
database = $dir/index.txt
new_certs_dir = $dir/newcerts
certificate = $dir/cacert.pem
private_key = $dir/private/cakey.pem
default_days = 365
default_md = md5
preserve = no
email_in_dn = no
nameopt = default_ca
certopt = default_ca
policy = policy_match

[ policy_match ]
countryName = match
stateOrProvinceName = match
organizationName = match
organizationalUnitName = optional
commonName = supplied
emailAddress = optional

Um den Request zu signieren, führe den folgenden Befehl aus und beantworte die Ausgaben. Achtung: Das abgefragte Passwort ist das Root CA Passwort, welches wir weiter oben eingegeben haben:

openssl ca -out cert.pem -config ./openssl.cnf -infiles req.pem

Dies updatet die CA Datenbank und erstellt 2 Dateien:

• Ein Zertifikat in cert.pem
• Eine Kopie des Zertifikates in newcerts/.pem

Wir können das Zertifikat wieder anzeigen um den Inhalt zu überprüfen:

openssl x509 -in cert.pem -noout -text -purpose | more

Wie man erkennen kann, enthält das Zertifikat beides, die encodierte Version und die für menschen lesbare Version in der gleichen Datei. Wir können den menschen lesbaren Teil wie folgt heraus löschen.

mv cert.pem tmp.pem
openssl x509 -in tmp.pem -out cert.pem

Server Zertifikat und Key Installieren 

Dies hängt von der Applikation ab, für die man das Zertifikat erstellt hat. Einige Applikationen möchten den Schlüssel und das Zertifikat in der gleichen Datei, während andere Applikationen lieber separate Dateien benutzt für den Schlüssel und das Zertifikat. Um den Schlüssel mit dem Zertifikat zu vereinen, kann man diesen Befehl nutzen:

cat key.pem cert.pem >key-cert.pem

Nach diesem Schritt haben wir 3 installierbare Komponenten:

• Ein Privater Schlüssel in key.pem
• Ein Zertifikat in cert.pem
• Ein kombinierter Privater Schlüssel und ein Zertifikat in key-cert.pem

Diese Dateien müssen je nach Applikation in andere Verzeichnisse kopiert werden und üblicherweise in der Konfiguration angegeben werden. Ich werde hier nicht weiter auf die einzelnen Applikationen eingehen.

Root CA Zertifikat verteilen 

Wir verteilen das Root CA Zertifikat um zu verhindern, dass die Clients eine Warnung erhalten, dass dieses Zertifikat nicht vertrauenswürdig sei. Dies kann man entweder an die Benutzer der sicheren Website geschickt werden via Email, damit sie das Root CA installieren können. Dadurch verschwindet die Warnmeldung.

Zertifikat erneuern

Es gibt zwei Möglichkeiten, warum ihr Zertifikat erneuert werden muss:

• Das signierte Zertifikat ist abgelaufen.
• Das Root Zertifikat mit dem das Zertifikat signiert wurde ist abgelaufen.

Zertifikat wiederrufen 

Das Zertifikat muss zuerst wiederrufen werden, ansonsten kann man nicht ein Zertifikat mit dem gleichen “Common Name” erneut ausstellen. Das Zertifikat findet ihr im “newcerts” Verzeichnis; Der Dateiname kann man herausfinden in dem man in der “index.txt” nach dem “Common Name (CN)” sucht. Der Dateiname ist der Index plus die Dateiendung “.pem”, als Beispiel “02.pem”.

Um das Zertifikat zurückzuziehen benutzt den folgenden Befehl:

openssl ca -revoke newcerts/02.pem -config ./openssl.cnf

Nun ist das Zertifikat zurückgezogen und wir können beginnen mit dem neusignieren des Original Request (CSR), denn wir weiter oben erstellt haben. Ihr könnt auch einfach ein neuen Request erstellen und diesen wie oben beschrieben signieren.

Kommerziell signiertes Zertifikat erstellen 

Der Ablauf ist im Prinzip der gleiche wie oben beschrieben, ausser das wir nicht selber das Kommerzielle Zertifikat signieren. Wir benötigen dazu auch eine Zertifikats Anfrage (CSR), diesen Zertifikats Anfrage müssen wir der Zertifizierungsstelle übermitteln (VeriSign, RapidSSL, cacert.org usw.) Nach dem übermitteln des Zertifikat Requests, erhält man das signierte Zertifikat wieder und kann es wie gewohnt installieren. Bei gewissen SSL Zertifizierungsstelle kann man den CSR in ein Textfeld auf ihrer Website kopieren und erhält direkt das signierte Zertifikat. Ist einfach eine Kostenfrage, wobei anzumerken ist, das CACert.org kostenlos Zertifikate signiert. Leider ist CACert.org noch nicht in allen Mainstream Browsern verfügbar und muss wie das selbst signierte Root CA Zertifikat importiert werden.

Die Kostenpflichtigen Zertifizierungsstellen sind in den Mainstream Browsern vorhanden, dadurch sind die signierten Zertifkate direkt als Vertrauenswürdig eingestuft ohne das der Client noch was importieren muss. Der Nachteil ist, es kostet Geld und dies unter umständen nicht gerade wenig!

CA Zertifikat als Download anbieten 

Eine Möglichkeit um sein Root Zertifikat zur Verfügung zu stellen, ist man bietet es zum Download an. Wen man dies machen möchte, sollte man beachten das man auch eine Zertifikats Annulierungsliste (Certificat Revocation List – CRL) zum Download anbietet sollte.

Wer Apache2 nutzt muss das Zertifikat als Datei mit der Dateiendung .crt anbieten oder die “mime.types” entsprechend anpassen, letzeres würde ich jedoch nicht empfehlen.

Wie ich weiter oben bereits erwähnt habe kann man das Zertifikat als Downloadlink anbieten. Läd ein Client das Zertifikat herunter, offeriert der Browser dem Benutzer die Installation des Zertifikates für ihn zu übernehmen.

cp cacert.pem /srv/htdocs/yourDomain/secure/downloads/MeinRootCA.crt

Nun müssen wir die Dateirechte ändern, damit der Webserver es lesen kann.

chown www-data:www-data /srv/htdocs/yourDomain/secure/downloads/MeinRootCA.crt

Jetzt kann man die Datei direkt mit seinem Browser installieren.

http://secure.yourdomain.de/MeinRootCA.crt

Zertifikats Annulierungsliste (Certificat Revocation List – CRL) erstellen 

Die Annulierungsliste kann man wie folgt generieren:

openssl ca -gencrl -crldays 31 -config ./openssl.cnf -out rootca.crl

Die Zertifikate kann man nun für jede beliebige SSL-fähige Applikation nutzen, solange der Hostname oder Domainname überreinstimmt!