Erstellen einer Zertifizierungsstelle#

(Nitrokey HSM 2 - macOS)

Dieser Artikel zeigt Ihnen, wie Sie Ihre eigene private Zertifizierungsstelle einrichten, die von einem Nitrokey HSM unterstützt wird. Diese Zertifizierungsstelle ist nicht automatisiert und nicht wirklich skalierbar. Für die Automatisierung und Skalierbarkeit kann auf andere Open-Source-Projekte verwiesen werden.

Kryptographische Algorithmen auswählen#

Da ich davon ausgehe, dass Sie genauso paranoid sind wie ich, werde ich den folgenden Befehl zur Erzeugung privater Schlüssel verwenden:

pkcs11-tool -l --keypairgen --key-type EC:secp384r1 --label root

Wenn Sie aber weniger paranoid sind als ich, können Sie die folgenden Optionen wählen:

pkcs11-tool -l --keypairgen --key-type EC:secp256r1 --label root
pkcs11-tool -l --keypairgen --key-type rsa:4096 --label root

Ebenso werde ich in diesem Artikel den sha512-Algorithmus verwenden, aber sha256 kann sicher verwendet werden.

Vorbereiten des Starts#

Zunächst müssen Sie ein Verzeichnis auswählen, in dem Ihre CA gespeichert werden soll.

pki_dir=/opt/certificate-authority
mkdir $pki_dir
cd $pki_dir
mkdir certs config crl newcerts intermediate intermediate/certs intermediate/crl intermediate/csr intermediate/newcerts
touch index.txt intermediate/index.txt
cd config

Installieren Sie die erforderlichen Werkzeuge:

# Arch Linux
pacman -S community/opensc community/libp11

# Ubuntu
sudo apt-get install opensc gnutls-bin

Für Windows laden Sie die offiziellen OpenSC-Releases herunter und stellen sicher, dass Sie p11tool wie beschrieben installieren. Mit der PowerShell sollten die meisten Befehle identisch sein, solange sich beide Tools und ihre Binärdateien in Ihrem PATH befinden.

Erstellen der Root-Zertifizierungsstelle#

Wir beginnen mit der Erzeugung des privaten Schlüssels für die Zertifizierungsstelle direkt auf dem Nitrokey HSM. Dadurch können wir den privaten Schlüssel in Zukunft verwenden, aber nicht darauf zugreifen.

# Generate private key on HSM
$ pkcs11-tool -l --keypairgen --key-type EC:secp384r1 --label root
Using slot 0 with a present token (0x0)
Logging in to "SmartCard-HSM (UserPIN)".
Please enter User PIN:
Key pair generated:
Private Key Object; EC
  label:      root
  ID:         e0161cc8b6f5d66ac6835ecdecb623fc0506a675
  Usage:      sign, derive
  Access:     none
Public Key Object; EC  EC_POINT 384 bits
  EC_POINT:   046104c1e7b40e1ef9e5d47399aeeda695026c9eb626462059eb696e8f2b647b42d64ac3b7fc7a5b31aa3edf9bce46b2cdcf8e5d190b13601d3d14ffb119c8cf60033c6b78ba579b85113ca536eef1cf85ba418ff0110a56ec881b329e0562e090a3e7
  EC_PARAMS:  06052b81040022
  label:      root
  ID:         e0161cc8b6f5d66ac6835ecdecb623fc0506a675
  Usage:      verify, derive
  Access:     none

Notieren Sie sich die ID-Nummer (e0161cc8b6f5d66ac6835ecdecb623fc0506a675), wir brauchen sie später noch.

Wenn Sie die ID in Zukunft benötigen, können Sie die Schlüssel auf dem Nitrokey HSM auflisten:

pkcs11-tool -O

Wir müssen eine Konfigurationsdatei erstellen, um ein selbstsigniertes öffentliches Zertifikat zu erzeugen.

vim create_root_cert.ini

Füllen Sie das Anfrageformular in <eckigen Klammern> mit den Angaben zu Ihrer CA aus.

[ ca ]
# `man ca`
default_ca = CA_default

[ CA_default ]
# Directory and file locations.
dir               = /opt/certificate-authority
certs             = $dir/certs
crl_dir           = $dir/crl
new_certs_dir     = $dir/newcerts
database          = $dir/index.txt
serial            = $dir/serial

# SHA-1 is deprecated, so use SHA-2 instead.
default_md        = sha512

name_opt          = ca_default
cert_opt          = ca_default
default_days      = 375
preserve          = no
policy            = policy_strict

[ policy_strict ]
# The root CA should only sign intermediate certificates that match.
# See the POLICY FORMAT section of `man ca`.
countryName             = match
stateOrProvinceName     = match
organizationName        = match
organizationalUnitName  = optional
commonName              = supplied
emailAddress            = optional

[ req ]
# Options for the `req` tool (`man req`).
default_bits        = 4096
distinguished_name  = req_distinguished_name
string_mask         = utf8only
prompt              = no

# SHA-1 is deprecated, so use SHA-2 instead.
default_md          = sha512

[ req_distinguished_name ]
C                   = <two lettter country>
ST                  = <full state name>
O                   = <your company>
OU                  = <your company> Certificate Authority
CN                  = <your company> Root CA

[ v3_ca ]
# Extensions for a typical CA (`man x509v3_config`).
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer
basicConstraints = critical, CA:true
keyUsage = critical, digitalSignature, cRLSign, keyCertSign

Erzeugen Sie das selbstsignierte öffentliche Zertifikat aus dem privaten Schlüssel. Verwenden Sie den Wert der privaten Schlüssel-ID von vorhin.

$ openssl req -config create_root_cert.ini -engine pkcs11 -keyform engine -key e0161cc8b6f5d66ac6835ecdecb623fc0506a675 -new -x509 -days 3650 -sha512 -extensions v3_ca -out ../certs/root.crt
engine "pkcs11" set.
Enter PKCS#11 token PIN for SmartCard-HSM (UserPIN):

Überprüfen Sie, ob das Stammzertifikat korrekt generiert wurde. Überprüfen Sie, ob der Signatur-Algorithmus oben und unten übereinstimmt. Prüfen Sie, ob Aussteller und Betreff übereinstimmen, alle Stammzertifikate sind selbstsigniert. Überprüfen Sie, ob Key Usage mit den v3_ca-Informationen in unserer Konfigurationsdatei übereinstimmt.

$ openssl x509 -noout -text -in ../certs/root.crt
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            25:ac:e1:36:75:67:26:1d:bb:96:4b:84:c2:2d:83:25:7b:cc:e0:e5
        Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA512
        Issuer: C = US, ST = My State, O = My Company, OU = My Company Certificate Authority, CN = My Company Root CA
        Validity
            Not Before: Aug 18 20:13:20 2020 GMT
            Not After : Aug 16 20:13:20 2030 GMT
        Subject: C = US, ST = My State, O = My Company, OU = My Company Certificate Authority, CN = My Company Root CA
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
                Public-Key: (384 bit)
                pub:
                    04:c1:e7:b4:0e:1e:f9:e5:d4:73:99:ae:ed:a6:95:
                    02:6c:9e:b6:26:46:20:59:eb:69:6e:8f:2b:64:7b:
                    42:d6:4a:c3:b7:fc:7a:5b:31:aa:3e:df:9b:ce:46:
                    b2:cd:cf:8e:5d:19:0b:13:60:1d:3d:14:ff:b1:19:
                    c8:cf:60:03:3c:6b:78:ba:57:9b:85:11:3c:a5:36:
                    ee:f1:cf:85:ba:41:8f:f0:11:0a:56:ec:88:1b:32:
                    9e:05:62:e0:90:a3:e7
                ASN1 OID: secp384r1
                NIST CURVE: P-384
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Key Identifier:
                F1:FA:61:75:0B:AC:3C:95:97:EF:73:3C:3F:38:22:B1:DB:D9:BF:41
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:F1:FA:61:75:0B:AC:3C:95:97:EF:73:3C:3F:38:22:B1:DB:D9:BF:41

            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:TRUE
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Certificate Sign, CRL Sign
    Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA512
         30:64:02:30:53:b8:b6:5a:41:4b:4f:6a:d1:a6:76:88:df:13:
         d6:da:c7:48:aa:8b:aa:ff:13:6c:d1:00:53:90:92:b5:71:57:
         eb:d0:bf:3e:5d:2e:62:c0:3e:40:0f:64:25:a5:92:0f:02:30:
         15:0a:19:d5:a2:09:86:d8:9d:07:67:71:c3:84:f2:6b:90:20:
         2d:29:10:9e:4c:73:7a:55:56:4b:dc:fe:8d:3f:f0:9c:20:e1:
         5a:74:fb:41:86:ad:a4:66:61:74:d7:fd

Erstellen der Zwischenzertifizierungsstelle#

Wir fahren fort, indem wir den privaten Schlüssel für die Zwischenzertifizierungsstelle direkt auf dem Nitrokey HSM erzeugen. Dadurch können wir den privaten Schlüssel in Zukunft verwenden, aber nicht darauf zugreifen.

# Generate private key on HSM
$ pkcs11-tool -l --keypairgen --key-type EC:secp384r1 --label intermediate
Using slot 0 with a present token (0x0)
Logging in to "SmartCard-HSM (UserPIN)".
Please enter User PIN:
Key pair generated:
Private Key Object; EC
  label:      intermediate
  ID:         bcb48fe9b566ae61891aabbfde6a23d4ff3ab639
  Usage:      sign, derive
  Access:     none
Public Key Object; EC  EC_POINT 384 bits
  EC_POINT:   046104d0fb5c0cd10c0b6e4d0f6986755824b624ec9fcd8ff9ae5f0109fe6ff3ad887ca760717da894f3ff84dc8c24fe8c93b0cd840a6aa941bb2866c061cef60e47b893d71852b50d6762af10c951426e55ec8925a6cd83aeae1730311108afdbcdee
  EC_PARAMS:  06052b81040022
  label:      intermediate
  ID:         bcb48fe9b566ae61891aabbfde6a23d4ff3ab639
  Usage:      verify, derive
  Access:     none

Notieren Sie sich die ID-Nummer (bcb48fe9b566ae61891aabbfde6a23d4ff3ab639), wir brauchen sie später noch.

Wenn Sie die ID in Zukunft benötigen, können Sie die Schlüssel auf dem Nitrokey HSM auflisten:

pkcs11-tool -O

Wir müssen eine Konfigurationsdatei erstellen, um ein selbstsigniertes öffentliches Zertifikat zu erzeugen.

vim create_intermediate_csr.ini

Füllen Sie das Anfrageformular in <eckigen Klammern> mit den Angaben zu Ihrer CA aus.

[ req ]
# Options for the `req` tool (`man req`).
default_bits        = 4096
distinguished_name  = req_distinguished_name
string_mask         = utf8only
prompt              = no

# SHA-1 is deprecated, so use SHA-2 instead.
[ v3_ca ]
# Extensions for a typical CA (`man x509v3_config`).
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer
basicConstraints = critical, CA:true
keyUsage = critical, digitalSignature, cRLSign, keyCertSign
default_md          = sha512

[ req_distinguished_name ]
C                   = <two lettter country>
ST                  = <full state name>
O                   = <your company>
OU                  = <your company> Certificate Authority
CN                  = <your company> Intermediate CA

Erzeugen Sie die Zertifikatsignierungsanforderung für die Zwischen-CA anhand des privaten Schlüssels der Zwischen-CA. Verwenden Sie den ID-Wert des privaten Schlüssels von vorhin.

$ openssl req -config create_intermediate_csr.ini -engine pkcs11 -keyform engine -key bcb48fe9b566ae61891aabbfde6a23d4ff3ab639 -new -sha512 -out ../intermediate/csr/intermediate.csr
engine "pkcs11" set.
Enter PKCS#11 token PIN for SmartCard-HSM (UserPIN):

Überprüfen Sie, ob der CSR korrekt erstellt wurde. Überprüfen Sie, ob Ihr Betreff korrekt ist. Prüfen Sie, ob Ihr öffentlicher Schlüssel und Ihr Signaturalgorithmus korrekt sind.

$ openssl req -text -noout -verify -in ../intermediate/csr/intermediate.csr
verify OK
Certificate Request:
    Data:
        Version: 1 (0x0)
        Subject: C = US, ST = My State, O = My Company, OU = My Company Certificate Authority, CN = My Company Intermediate CA
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
                Public-Key: (384 bit)
                pub:
                    04:d0:fb:5c:0c:d1:0c:0b:6e:4d:0f:69:86:75:58:
                    24:b6:24:ec:9f:cd:8f:f9:ae:5f:01:09:fe:6f:f3:
                    ad:88:7c:a7:60:71:7d:a8:94:f3:ff:84:dc:8c:24:
                    fe:8c:93:b0:cd:84:0a:6a:a9:41:bb:28:66:c0:61:
                    ce:f6:0e:47:b8:93:d7:18:52:b5:0d:67:62:af:10:
                    c9:51:42:6e:55:ec:89:25:a6:cd:83:ae:ae:17:30:
                    31:11:08:af:db:cd:ee
                ASN1 OID: secp384r1
                NIST CURVE: P-384
        Attributes:
            a0:00
    Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA512
         30:64:02:30:6a:1d:75:8b:59:99:2c:a8:5d:a0:7f:02:7d:9a:
         aa:40:74:7a:65:20:03:6b:bc:65:fb:7d:d1:7f:5b:24:ae:6f:
         40:16:ac:82:0b:80:9b:81:f9:d9:64:ea:0f:41:4c:d7:02:30:
         4d:28:7f:e3:76:52:c7:10:e1:bd:b7:2e:ea:65:78:41:0c:96:
         50:5f:e9:1f:be:18:ac:14:ba:65:3f:b0:2a:f4:0f:d0:56:ab:
         d0:8c:bf:d0:92:9e:f6:e5:f6:8a:af:a5

Wir müssen den vollständig qualifizierten PKCS#11-URI für Ihren privaten Schlüssel herausfinden:

$ p11tool --list-all
warning: no token URL was provided for this operation; the available tokens are:

pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00

$ p11tool --login --list-all pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00
Token 'SmartCard-HSM (UserPIN)' with URL 'pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00' requires user PIN
Enter PIN:
Object 0:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=private
        Type: Private key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: root
        Flags: CKA_PRIVATE; CKA_NEVER_EXTRACTABLE; CKA_SENSITIVE;
        ID: e0:16:1c:c8:b6:f5:d6:6a:c6:83:5e:cd:ec:b6:23:fc:05:06:a6:75

Object 1:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=public
        Type: Public key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: root
        ID: e0:16:1c:c8:b6:f5:d6:6a:c6:83:5e:cd:ec:b6:23:fc:05:06:a6:75

Object 2:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=private
        Type: Private key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: intermediate
        Flags: CKA_PRIVATE; CKA_NEVER_EXTRACTABLE; CKA_SENSITIVE;
        ID: bc:b4:8f:e9:b5:66:ae:61:89:1a:ab:bf:de:6a:23:d4:ff:3a:b6:39

Object 3:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=public
        Type: Public key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: intermediate
        ID: bc:b4:8f:e9:b5:66:ae:61:89:1a:ab:bf:de:6a:23:d4:ff:3a:b6:39

In diesem Fall lautet der vollständig qualifizierte PKCS#11-URI:

pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=private

Nun müssen wir eine Konfigurationsdatei erstellen, um den privaten Schlüssel des Stammzertifikats zum Signieren des csr des Zwischenzertifikats zu verwenden.

vim sign_intermediate_csr.ini
[ ca ]
# `man ca`
default_ca = CA_default

[ CA_default ]
# Directory and file locations.
dir               = /opt/certificate-authority
certs             = $dir/certs
crl_dir           = $dir/crl
new_certs_dir     = $dir/newcerts
database          = $dir/index.txt
serial            = $dir/serial

# The root key and root certificate.
private_key       = pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=private
certificate       = ../certs/root.crt

# SHA-1 is deprecated, so use SHA-2 instead.
default_md        = sha512

name_opt          = ca_default
cert_opt          = ca_default
default_days      = 375
preserve          = no
policy            = policy_loose

[ policy_loose ]
# Allow the intermediate CA to sign a more diverse range of certificates.
# See the POLICY FORMAT section of the `ca` man page.
countryName             = optional
stateOrProvinceName     = optional
localityName            = optional
organizationName        = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName              = supplied
emailAddress            = optional

[ v3_intermediate_ca ]
# Extensions for a typical intermediate CA (`man x509v3_config`).
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid:always,issuer
basicConstraints = critical, CA:true, pathlen:0
keyUsage = critical, digitalSignature, cRLSign, keyCertSign

Signieren Sie dann das Zwischenzertifikat mit dem Stammzertifikat.

$ openssl ca -config sign_intermediate_csr.ini -engine pkcs11 -keyform engine -extensions v3_intermediate_ca -days 1825 -notext -md sha512 -create_serial -in ../intermediate/csr/intermediate.csr -out ../intermediate/certs/intermediate.crt
engine "pkcs11" set.
Using configuration from sign_intermediate_csr.ini
Enter PKCS#11 token PIN for SmartCard-HSM (UserPIN):
Check that the request matches the signature
Signature ok
Certificate Details:
        Serial Number:
            35:47:4d:05:12:cc:e1:a8:b6:bf:dd:3e:c8:29:7b:18:c0:a1:5c:68
        Validity
            Not Before: Aug 18 20:44:17 2020 GMT
            Not After : Aug 17 20:44:17 2025 GMT
        Subject:
            countryName               = US
            stateOrProvinceName       = My State
            organizationName          = My Company
            organizationalUnitName    = My Company Certificate Authority
            commonName                = My Company Intermediate CA
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Key Identifier:
                1D:4F:E5:ED:11:42:9A:AC:25:E4:51:A3:42:67:97:39:A0:10:AE:82
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:F1:FA:61:75:0B:AC:3C:95:97:EF:73:3C:3F:38:22:B1:DB:D9:BF:41

            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:TRUE, pathlen:0
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Certificate Sign, CRL Sign
Certificate is to be certified until Aug 17 20:44:17 2025 GMT (1825 days)
Sign the certificate? [y/n]:y


1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n]y
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Überprüfen Sie, ob das Stammzertifikat korrekt erstellt wurde. Überprüfen Sie, ob der Aussteller und der Betreff unterschiedlich und korrekt sind. Prüfen Sie, ob die Schlüsselverwendung mit der Konfigurationsdatei übereinstimmt. Überprüfen Sie, ob die Signaturalgorithmen oben und unten korrekt sind.

$ openssl x509 -noout -text -in ../intermediate/certs/intermediate.crt
Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number:
            35:47:4d:05:12:cc:e1:a8:b6:bf:dd:3e:c8:29:7b:18:c0:a1:5c:68
        Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA512
        Issuer: C = US, ST = My State, O = My Company, OU = My Company Certificate Authority, CN = My Company Root CA
        Validity
            Not Before: Aug 18 20:44:17 2020 GMT
            Not After : Aug 17 20:44:17 2025 GMT
        Subject: C = US, ST = My State, O = My Company, OU = My Company Certificate Authority, CN = My Company Intermediate CA
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
                Public-Key: (384 bit)
                pub:
                    04:d0:fb:5c:0c:d1:0c:0b:6e:4d:0f:69:86:75:58:
                    24:b6:24:ec:9f:cd:8f:f9:ae:5f:01:09:fe:6f:f3:
                    ad:88:7c:a7:60:71:7d:a8:94:f3:ff:84:dc:8c:24:
                    fe:8c:93:b0:cd:84:0a:6a:a9:41:bb:28:66:c0:61:
                    ce:f6:0e:47:b8:93:d7:18:52:b5:0d:67:62:af:10:
                    c9:51:42:6e:55:ec:89:25:a6:cd:83:ae:ae:17:30:
                    31:11:08:af:db:cd:ee
                ASN1 OID: secp384r1
                NIST CURVE: P-384
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Key Identifier:
                1D:4F:E5:ED:11:42:9A:AC:25:E4:51:A3:42:67:97:39:A0:10:AE:82
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:F1:FA:61:75:0B:AC:3C:95:97:EF:73:3C:3F:38:22:B1:DB:D9:BF:41

            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:TRUE, pathlen:0
            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Certificate Sign, CRL Sign
    Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA512
         30:66:02:31:00:9a:6e:08:d2:d6:3a:29:f6:ba:0c:4c:3a:f4:
         af:40:5e:e0:71:f2:bc:e4:47:f5:b4:ee:10:d7:27:b1:25:0b:
         4b:09:78:a1:b8:f2:b8:71:c5:4e:41:33:8e:64:db:ec:eb:02:
         31:00:fc:39:26:c2:ad:7b:3c:ab:75:06:34:02:47:79:40:31:
         1d:eb:17:ad:32:10:67:97:37:6f:7f:3c:ce:3e:12:3c:e9:7c:
         fa:43:3e:34:5d:5e:f4:f3:2f:fd:6a:2f:14:da

Überprüfen Sie, ob das Zwischenzertifikat mit dem Stammzertifikat übereinstimmt.

$ openssl verify -CAfile ../certs/root.crt ../intermediate/certs/intermediate.crt
../intermediate/certs/intermediate.crt: OK

Erstellen Sie eine Zertifikatskettendatei:

cat ../intermediate/certs/intermediate.crt ../certs/root.crt > ../intermediate/certs/chain.crt

Sie haben nun eine Zertifizierungsstelle, die durch ein HSM unterstützt wird.

Ein Server-Zertifikat signieren#

Jetzt, da Sie eine Zertifizierungsstelle haben, möchten Sie wahrscheinlich wissen, wie Sie diese nutzen können.

Erstellen Sie eine CSR nach der für Ihre Anwendung üblichen Methode. Die korrekte Erstellung Ihres Zertifikats, einschließlich SAN, für Ihre spezielle Anwendung liegt außerhalb des Rahmens dieses Dokuments.

Wir müssen den vollständig qualifizierten PKCS#11-URI für Ihren privaten Schlüssel herausfinden:

$ p11tool --list-all
warning: no token URL was provided for this operation; the available tokens are:

*pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00*

$ p11tool --login --list-all pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00
Token 'SmartCard-HSM (UserPIN)' with URL 'pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00' requires user PIN
Enter PIN:
Object 0:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=private
        Type: Private key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: root
        Flags: CKA_PRIVATE; CKA_NEVER_EXTRACTABLE; CKA_SENSITIVE;
        ID: e0:16:1c:c8:b6:f5:d6:6a:c6:83:5e:cd:ec:b6:23:fc:05:06:a6:75

Object 1:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%E0%16%1C%C8%B6%F5%D6%6A%C6%83%5E%CD%EC%B6%23%FC%05%06%A6%75;object=root;type=public
        Type: Public key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: root
        ID: e0:16:1c:c8:b6:f5:d6:6a:c6:83:5e:cd:ec:b6:23:fc:05:06:a6:75

Object 2:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=private
        Type: Private key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: intermediate
        Flags: CKA_PRIVATE; CKA_NEVER_EXTRACTABLE; CKA_SENSITIVE;
        ID: bc:b4:8f:e9:b5:66:ae:61:89:1a:ab:bf:de:6a:23:d4:ff:3a:b6:39

Object 3:
        URL: pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=public
        Type: Public key (EC/ECDSA-SECP384R1)
        Label: intermediate
        ID: bc:b4:8f:e9:b5:66:ae:61:89:1a:ab:bf:de:6a:23:d4:ff:3a:b6:39

In diesem Fall lautet der vollständig qualifizierte PKCS#11-URI:

pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=private

Erstellen Sie eine Konfigurationsdatei, um den privaten Schlüssel des Zwischenzertifikats zum Signieren der CSRs Ihrer Server zu verwenden.

vim sign_server_csrs.ini
[ ca ]
# `man ca`
default_ca = CA_default

[ CA_default ]
# Directory and file locations.
dir               = /opt/certificate-authority/intermediate
certs             = $dir/certs
crl_dir           = $dir/crl
new_certs_dir     = $dir/newcerts
database          = $dir/index.txt
serial            = $dir/serial

# The root key and root certificate.
private_key       = pkcs11:model=PKCS%2315%20emulated;manufacturer=www.CardContact.de;serial=DENK0104068;token=SmartCard-HSM%20%28UserPIN%29%00%00%00%00%00%00%00%00%00;id=%BC%B4%8F%E9%B5%66%AE%61%89%1A%AB%BF%DE%6A%23%D4%FF%3A%B6%39;object=intermediate;type=private
certificate       = $dir/certs/intermediate.crt

# SHA-1 is deprecated, so use SHA-2 instead.
default_md        = sha512

name_opt          = ca_default
cert_opt          = ca_default
default_days      = 375
preserve          = no
policy            = policy_loose

[ policy_loose ]
# Allow the intermediate CA to sign a more diverse range of certificates.
# See the POLICY FORMAT section of the `ca` man page.
countryName             = optional
stateOrProvinceName     = optional
localityName            = optional
organizationName        = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName              = supplied
emailAddress            = optional

[ server_cert ]
# Extensions for server certificates (`man x509v3_config`).
basicConstraints = CA:FALSE
nsCertType = server
nsComment = "OpenSSL Generated Server Certificate"
subjectKeyIdentifier = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer:always
keyUsage = critical, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = serverAuth

Führen Sie dann openssl aus, um die CSR des Servers zu signieren.

$ openssl ca -config sign_server_csrs.ini -engine pkcs11 -keyform engine -extensions server_cert -days 375 -notext -md sha512 -create_serial -in server_cert.csr -out server_cert.crt
engine "pkcs11" set.
Using configuration from sign_server_csrs.ini
Enter PKCS#11 token PIN for SmartCard-HSM (UserPIN):
Check that the request matches the signature
Signature ok
Certificate Details:
        Serial Number:
            40:7f:dc:90:b0:3a:1b:fb:d3:e2:74:8d:40:28:a8:12:f7:7e:c3:74
        Validity
            Not Before: Aug 18 21:32:42 2020 GMT
            Not After : Aug 28 21:32:42 2021 GMT
        Subject:
            countryName               = US
            stateOrProvinceName       = My State
            organizationName          = My Company
            organizationalUnitName    = media
            commonName                = media
        X509v3 extensions:
            X509v3 Basic Constraints:
                CA:FALSE
            Netscape Cert Type:
                SSL Server
            Netscape Comment:
                OpenSSL Generated Server Certificate
            X509v3 Subject Key Identifier:
                26:89:19:95:6C:93:8C:DD:6E:AA:61:D5:C0:E6:78:CC:F1:47:64:FC
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:1D:4F:E5:ED:11:42:9A:AC:25:E4:51:A3:42:67:97:39:A0:10:AE:82
                DirName:/C=US/ST=My State/O=My Company/OU=My Company Certificate Authority/CN=My Company Root CA
                serial:35:47:4D:05:12:CC:E1:A8:B6:BF:DD:3E:C8:29:7B:18:C0:A1:5C:68

            X509v3 Key Usage: critical
                Digital Signature, Key Encipherment
            X509v3 Extended Key Usage:
                TLS Web Server Authentication
Certificate is to be certified until Aug 28 21:32:42 2021 GMT (375 days)
Sign the certificate? [y/n]:y


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