使用ECC算法自签Ca证书
ECC 被认为是 RSA 的继任者，新一代的非对称加密算法，加密速度快，效率更高，对服务器资源消耗低，尤其在区块链中广泛使用。这里介绍一下如何使用 ECC 算法生成 HTTPS 证书。
概览
前一篇博客 CA & OpenSSL自签名证书 讲了如何使用 OpenSSL 生成自签名证书，用的是 RSA 算法，RSA 算法是比较常见的算法，应用较早，较为普及，兼容性较好，但是 RSA 算法密钥长度较长，性能消耗较高。后来于 1985 年提出 椭圆曲线密码学，简称 ECC，并于 2004 年开始被广泛应用。 ECC 被认为是 RSA 的继任者，新一代的非对称加密算法，尤其在区块链中广泛使用。
关于 RSA 和 ECC 算法的原理这里不做介绍，我们只需要知道这是两种非对称加密算法就可以了，而 ECC 加密速度快，效率更高，对服务器资源消耗低，而且重要的是更安全，抗攻击型更强。所以这里介绍一下如何使用 ECC 替换 RSA 生成 HTTPS 证书。
想详细了解 ECC 椭圆算法的可以看文字后面的参考[1][2]。
OpenSSL ecparam 命令
OpenSSL 使用 ecparam 命令来进行 ECC 加密，我们看一下支持的参数：
-inform PEM|DER: 输入文件格式，DER或者PEM格式。DER格式采用ASN1的DER标准格式。一般用的多的都是PEM格式，就是base64编码格式。-outform DER|PEM: 输出文件格式，DER或者PEM格式。-in filename: 输入的椭圆曲线密钥文件，默认为标准输入。-out filename: 椭圆曲线密钥输出文件，默认为标准输出。-noout: 不打印参数编码的版本信息。-text：打印椭圆曲线密钥参数信息值。-C：以C语言风格打印信息。-check：检查椭圆曲线密钥参数。-name arg：采用短名字。-list_curve：打印所有可用的短名字。-param_enc：指定参数编码方法，可以是named_curve和explicit，默认为named_curve。-conv_form arg：指定信息存放方式，可以是compressed、uncompressed或者hybrid，默认为compressed。-no_seed：如果-param_enc指定编码方式为explicit，不采用随机数种子。-rand file(s)：随机数产生种子。-genkey：生成椭圆曲线密钥参数。-engine id：指定硬件引擎。
注意：
PEM格式的EC参数用的头部和底部为：
-----BEGIN EC PARAMETERS-----
...
-----END EC PARAMETERS-----
示例
- 查看内置的椭圆曲线：
openssl ecparam -list_curves
我们可以用内置的椭圆曲线创创建 EC 参数。
- 用曲线
prime192v1产生 EC 参数：
openssl ecparam -name prime192v1 -out ec_param.pem
- 用明确的参数来产生 EC 参数：
openssl ecparam -name prime192v1 -param_enc explicit -out ec_param.pem
- 验证给出的 EC 参数：
openssl ecparam -in ec_param.pem -check
- 创建 EC 参数和私钥文件：
openssl ecparam -genkey -name prime192v1 -out ec_key.pem
- 改变编码为
compressed：
openssl ecparam -in ec_param.pem -conv_form compressed -out ec_out.pem
- 查看 EC 私钥：
openssl ecparam -in ec_param.pem -noout -text
使用 ECC 自建CA
使用 ECC 和使用签名使用 RAS 的基本一致，不过是把生成私钥的命令从 genrsa 换成 ecparam 了而已，完整命令如下：
#!/bin/bash
set -ex
mkdir root
# 创建 Root Key
openssl ecparam -out root/ca.key.pem -name prime256v1 -genkey
curl -o ./root/openssl.cnf https://gist.githubusercontent.com/foreverzmy/0b07d3a731d70519e35ced070118e3fe/raw/71210c2643b8997ea6e2cf333e26aa33e712a7e2/simple-root-ca.cnf
# 创建 Root Cert
openssl req -config root/openssl.cnf \
-key root/ca.key.pem \
-passin pass:123456 \
-new \
-x509 \
-days 7300 \
-sha256 \
-extensions v3_ca \
-out root/ca.cert.pem \
-subj /C=CN/ST=Shanghai/L=Shanghai/O=JediLtd/OU=JediProxy/CN=JediRootCA/emailAddress=921255465@qq.com
chmod 400 root/ca.cert.pem
# 验证证书
# openssl x509 -noout -text -in root/ca.cert.pem
# 创建 Intermediate Pair
# 创建 intermediate 文件夹存放 Intermediate Pair
mkdir intermediate
# 创建 Intermediate Key
openssl ecparam -out intermediate/intermediate.key.pem -name prime256v1 -genkey
chmod 400 intermediate/intermediate.key.pem
curl -o ./intermediate/openssl.cnf https://gist.githubusercontent.com/foreverzmy/936b1bb55adf52c5d1accc9b2216a0e3/raw/28b9f97df967d93febf09219863190aea3b36895/simple-intermediate-ca-cnf
# 创建 Intermediate Cert
openssl req -config intermediate/openssl.cnf -new -sha256 \
-key intermediate/intermediate.key.pem \
-passin pass:123456 \
-out intermediate/intermediate.csr.pem \
-subj /C=CN/ST=Shanghai/L=Shanghai/O=JediLtd/OU=JediProxy/CN=JediIntermediateCA/emailAddress=921255465@qq.com
chmod 400 intermediate/intermediate.key.pem
touch root/index.txt
echo 1000 > root/serial
# 使用 v3_intermediate_ca 扩展签名，密码为 123456
# Intermediate Pair 的有效时间一定要为 Root Pair 的子集
openssl ca -config root/openssl.cnf \
-extensions v3_intermediate_ca \
-days 3650 \
-notext \
-md sha256 \
-passin pass:123456 \
-in intermediate/intermediate.csr.pem \
-out intermediate/intermediate.cert.pem
chmod 444 intermediate/intermediate.cert.pem
# 验证 Intermediate Pair
# openssl x509 -noout -text -in intermediate/intermediate.cert.pem
# openssl verify -CAfile root/ca.cert.pem intermediate/intermediate.cert.pem
# 浏览器在验证中级证书的时候，同时也会去验证它的上一级证书是否靠谱
# 创建证书链，将 Root Cert 和 Intermediate Cert 合并到一起，可以让浏览器一并验证
cat intermediate/intermediate.cert.pem root/ca.cert.pem > intermediate/ca-chain.cert.pem
chmod 444 intermediate/ca-chain.cert.pem
# 创建服务器/客户端证书
# 创建 foreverz.cn 存放域名相关证书文件
mkdir foreverz.cn
# 生成域名私钥
openssl ecparam -out foreverz.cn/foreverz.cn.key.pem -name prime256v1 -genkey
# 创建网站证书请求
openssl req -config intermediate/openssl.cnf \
-key foreverz.cn/foreverz.cn.key.pem \
-new -sha256 \
-out foreverz.cn/foreverz.cn.req \
-subj /C=CN/ST=Shanghai/L=Shanghai/O=JediLtd/OU=JediProxy/CN=foreverz.cn/emailAddress=921255465@qq.com
# 签发网站证书
openssl x509 -req -in foreverz.cn/foreverz.cn.req \
-days 375 \
-sha256 \
-CA intermediate/intermediate.cert.pem \
-CAkey intermediate/intermediate.key.pem \
-CAcreateserial \
-out foreverz.cn/foreverz.cn.cert.pem
# 验证证书
# openssl x509 -noout -text -in foreverz.cn/foreverz.cn.cert.pem
openssl verify -CAfile intermediate/ca-chain.cert.pem foreverz.cn/foreverz.cn.cert.pem
这样就生成了一系列证书，下面是我们需要的文件：
ca.key.pem: 根CA私钥文件，签发中级CA证书时需要。ca.cert.pem: 根CA证书，可以安装到电脑上，用来认证中级CA。intermediate.key.pem：中级CA私钥，签到域名证书是需要。intermediate.key.pem：中级CA证书，可以安装到电脑上，用来认证域名证书。ca-chain.cert.pem: CA证书链，包含根证书和中级证书，可以一次性安装两个证书。foreverz.cn.key.pem: 网站私钥，启用 HTTPS 服务时需要foreverz.cn.cert.pem: 网站公钥，启用 HTTPS 服务时需要
测试
下面我们启动一个 HTTPS 服务测试一下证书。由于我比较喜欢 go 语言，所以使用 go 语言的 fasthttp 框架来测试。
在 foreverz.cn 目录创建 main.go 内输入如下内容，并使用 go mod init 和 go mod tidy 安装依赖：
package main
import (
"fmt"
"github.com/valyala/fasthttp"
)
func main() {
fasthttp.ListenAndServeTLS(":6789", "foreverz.cn.cert.pem", "foreverz.cn.key.pem", requestHandler)
}
func requestHandler(ctx *fasthttp.RequestCtx) {
fmt.Printf("%s %s %s %s\n", ctx.URI().Scheme(), ctx.Method(), ctx.Host(), ctx.Path())
ctx.SetBodyString(fmt.Sprintf("hello from %s!", ctx.URI().Scheme()))
}
运行 go run main.go 启动服务。
使用 cURL 测试服务：
$ curl https://foreverz.cn:6789/123 --resolve "foreverz.cn:6789:127.0.0.1"
如果此时没有安装根证书到系统，会报错，证书不合法：
curl: (60) SSL certificate problem: unable to get local issuer certificate
More details here: https://curl.se/docs/sslcerts.html
curl failed to verify the legitimacy of the server and therefore could not
establish a secure connection to it. To learn more about this situation and
how to fix it, please visit the web page mentioned above.
可以使用如下命令安装证书到系统(MacOS)：
$ sudo security add-trusted-cert -d -r trustRoot -k /Library/Keychains/System.keychain ./intermediate/ca-chain.cert.pem
此时再运行 cURL 命令，控制台显示 hello from https! 说明成功了。
PS：可以只安装中级CA证书，也可以安装证书链，只安装根CA证书不可以，会认证失败！
为了安全，在使用完成后尽量删除证书避免安全问题：
$ sudo security remove-trusted-cert -d intermediate/intermediate.cert.pem
完结，撒花🎉🎉🎉