俺々ＳＳＬサーバー証明書の作り方

• 「ぼくがかんがえたさいきょうの」自己署名証明書の基本的な作り方について解説する。
• どれくらい「さいきょう」かというと、可能な限り実在する認証局（Certification Authority）で行ってるパラメータの再現を目指す。
• とは言え、このパラメータはＥＶ（Extended Validatation）はおろか、ＯＶ（Organization Validation）のパラメータは含まない。
• これは証明書のパラメータというよりは、ブラウザ側の問題であるためである。
• そのあたりも含め、俺々認証局を作るのにも必要な基本的な技術を解説する。
• もちろん実運用的には、イントラネット内に閉じた環境のＳＳＬサーバー証明書の運用など、実務でも使うことがある。
• サーバー証明書内で閉じない内容があるので、以下の点（拡張）については対応しない。
  • X509v3 Certificate Policies
  • X509v3 CRL Distribution Points
  • Authority Information Access
  • X509v3 Certificate Extension（oid=1.3.6.1.4.1.11129.2.4.2, Signed Certificate Timestamp）
• 以下の拡張についてはＥＶ、ＯＶに関わる部分なので調査だけはしてみた。
  • X509v3 Certificate Policies

• 対インターネット向けなら、Let's Encryptはもちろんのこと、年額1000円～2000円程度の認証局があるので、そちらを利用されたし。

ディスティングイッシュ名（Distinguished Name）を決める

• ＤＮ（Distinguished Name）は「属性=属性値」をつなげた「識別子」のことである。
• いわゆる俺々ＳＳＬサーバー証明書の場合、コモンネーム（ＣＮ）以外は本質的に必要ない。
• 実運用上は管理責任の明確化のために、組織名（Ｏ）や部門名（ＯＵ）を加えるべきと考える。
• またその場合、国名（Ｃ）、都道府県（ＳＴ）、市区町村（Ｌ）を含めるべきかと。
• また、ワイルドカード証明書を作りたい場合も、同一手順で問題無い。
• ＳＡＮ(Subject Alternative Name・あるいは複数指定する場合は ＳＡＮｓ / Name → Names)を行いたい場合は、もう少し手順が必要となる。
• ここではＳＡＮするために、自身のドメイン（下記例に対して ninth-nine.com のこと）を付与してみる:-)。
• ＳＡＮ自体はＤＮに含まれない（「拡張」として付与）。

上記をまとめたのが下記の通りとなる。省略した項目は項目名から省略する（一切残さない）。

/C=JP/CN=*.ninth-nine.com

カスタムopenssl.cnfの準備

ＯＳ標準のopenssl.cnfは微妙に微妙なので、カスタマイズしたものを用意する。-configオプションにして指定する。 このファイルは典型的な ini ファイルなので、以下の構造を持つ。

[セクション名]
項目 = 値
 :

関連セクション・項目一覧

req セクション（必須）

distinguished_name セクション（必須）

-subj ～オプションで必要な項目を指定するため、本セクションでの指定は無い。 ただし、セクション名自体は存在する必要がある。

x509_extensions セクション（オプション）

「拡張」で指定する値には「,」（カンマ）や「 」（空白）などを「直接」含めることができない。 下記の例のように間接的に指定する方法があるが、ＳＡＮｓの指定の場合、ドメイン名しか使わないので、セクション分けまでする必要は無い（どちらも同じ意味ではあるが）。

subjectAltName = DNS.1:*.ninth-nine.com, DNS.2:ninth-nine.com

subjectAltName = @altnames

[altnames]
DNS.1          = *.ninth-nine.com
DNS.2          = ninth-nine.com

設定ファイル（例）

[req]
distinguished_name = distinguished_name
x509_extensions    = x509_extensions
string_mask        = utf8only

[distinguished_name]

[x509_extensions]
subjectKeyIdentifier   = hash
authorityKeyIdentifier = keyid,issuer
basicConstraints       = critical,CA:FALSE
nsCertType             = server
keyUsage               = digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage       = serverAuth
nsComment              = "OpenSSL Generated Certificate"
subjectAltName         = DNS.1:*.ninth-nine.com, DNS.2:ninth-nine.com

自己署名証明書の作り方（ＲＳＡ）

※opensslコマンドのオプションは長いので複数行に分割している。実際の実行は、１行（改行無し）で記述すること。

openssl req
   -newkey rsa:2048
   -sha256
   -nodes
   -subj   "/C=JP/CN=*.ninth-nine.com"
   -out    "/ssl/*.ninth-nine.com/*.ninth-nine.com,rsa2048-sha256,201601-201912,0.crt"
   -keyout "/ssl/*.ninth-nine.com/*.ninth-nine.com,rsa2048-sha256,201601-201912,0.key"
   -x509
     -startdate "160101000000Z"
     -enddate   "191231235959Z"
   -config 設定ファイル

• 古いopensslコマンドだと-sha256オプションでエラーになることがある。その場合は-sha1で代用すること。ただし、本ケースで全くお勧めしない。

• -startdate ～ -enddate ～は全ての環境でエラーになる。#パッチを当てられない環境では-days ～オプションに置き換えること。

実行結果例（ＲＳＡ）

Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number: 13066507578601016103 (0xb5558f69d5768b27)
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
        Issuer: C=JP, CN=*.ninth-nine.com
        Validity
            Not Before: Jan  1 00:00:00 2016 GMT
            Not After : Dec 31 23:59:59 2019 GMT
        Subject: C=JP, CN=*.ninth-nine.com
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: rsaEncryption
                Public-Key: (2048 bit)
                Modulus:
                    00:9e:c3:6e:6c:84:97:9a:17:d7:46:05:69:d2:7d:
                    65:0b:87:11:6e:65:af:dd:bf:b3:92:fe:df:32:b3:
                    84:c6:22:30:64:d0:90:17:93:6d:7e:77:4b:0a:86:
                    51:1b:c4:57:55:3b:e0:1c:63:e9:b3:d8:dd:bb:d8:
                    ae:58:3d:4b:34:98:4e:73:a5:9c:72:bb:18:51:df:
                    5b:f8:48:b3:3f:21:7f:73:9e:98:96:46:af:7d:29:
                    08:d5:8f:a8:0e:fc:18:6a:f1:09:4d:b6:36:17:76:
                    1f:0a:f4:9f:bb:b2:ea:50:9c:06:3c:30:58:76:b4:
                    27:e4:97:3c:bb:13:3b:24:d0:d1:a2:b5:08:29:ba:
                    da:f4:fa:fc:15:1e:73:11:1e:6b:9b:07:14:25:cd:
                    6b:6d:28:d0:45:85:63:69:3f:78:a7:bf:73:cd:98:
                    c1:c0:ba:79:a3:08:64:37:70:12:2e:11:b0:d7:34:
                    38:bd:cf:fc:d0:f5:f4:21:21:77:5b:36:d9:fd:cb:
                    ea:67:8c:7c:83:1e:62:6d:d1:50:e9:bb:70:c3:36:
                    46:c6:31:c0:a5:63:5a:92:4b:fe:3c:7f:de:39:ed:
                    08:ca:51:3a:f7:c7:b4:e1:b3:a5:d5:7f:b1:9c:27:
                    25:fc:6c:93:b6:84:4e:30:d8:eb:02:3a:24:c2:cc:
                    b9:25
                Exponent: 65537 (0x10001)
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Key Identifier:
                67:E8:B1:6F:D0:19:1A:B7:39:45:4A:83:60:39:89:73:D6:D1:0D:FD
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:67:E8:B1:6F:D0:19:1A:B7:39:45:4A:83:60:39:89:73:D6:D1:0D:FD

            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            Netscape Cert Type:
                SSL Server
            X509v3 Key Usage:
                Digital Signature, Key Encipherment
            X509v3 Extended Key Usage:
                TLS Web Server Authentication
            Netscape Comment:
                OpenSSL Generated Certificate
            X509v3 Subject Alternative Name:
                DNS:*.ninth-nine.com, DNS:ninth-nine.com
    Signature Algorithm: sha256WithRSAEncryption
         06:f2:8e:7d:cd:78:37:b7:34:ca:fe:b2:47:13:a7:02:98:fe:
         78:8a:e3:02:d8:15:45:12:75:6b:30:7a:15:c1:0d:e1:22:55:
         56:e2:42:18:ca:d2:0d:c6:29:ac:b7:e3:e0:96:ca:58:5f:8a:
         06:de:bf:68:cb:d0:f2:a4:49:6f:33:9e:f3:0d:c9:4c:28:9a:
         59:d7:28:78:11:44:f5:b1:6f:b2:ad:00:d9:e3:53:42:f4:d5:
         5e:1a:43:43:2b:f5:f9:94:bb:d6:cd:36:a2:b8:71:b7:17:e9:
         0c:83:29:6f:d8:16:43:24:45:8d:44:a8:5c:97:27:63:36:1e:
         94:75:c1:3c:f0:d8:b4:9b:64:1f:cf:c8:f9:b7:e2:19:6a:ff:
         1b:f9:b5:75:82:08:3c:43:bf:23:28:1e:4b:11:ba:52:bb:ff:
         d9:62:3b:7b:06:ef:6c:c6:63:4f:a8:41:ae:17:87:74:93:28:
         68:94:0b:e7:01:79:43:43:cd:0a:ca:d4:84:94:bb:c2:89:3c:
         6e:35:97:97:05:72:55:c9:9f:07:c4:79:82:8e:c7:60:4b:52:
         a0:97:cd:22:6e:40:61:10:d4:84:14:d4:4d:24:c1:e7:25:08:
         4b:97:a9:d2:dd:50:62:c7:ac:24:5a:c3:41:ba:ee:72:e8:1d:
         6a:c5:1a:dc

自己署名証明書の作り方（ＥＣＤＳＡ）

※opensslコマンドのオプションは長いので複数行に分割している。実際の実行は、１行（改行無し）で記述すること。

openssl req
   -newkey ec:<(openssl ecparam -name prime256v1)
   -sha256
   -nodes
   -subj   "/C=JP/CN=*.ninth-nine.com"
   -out    "/ssl/*.ninth-nine.com/*.ninth-nine.com,prime256v1-sha256,201601-201912,0.crt"
   -keyout "/ssl/*.ninth-nine.com/*.ninth-nine.com,prime256v1-sha256,201601-201912,0.key"
   -x509
     -startdate "160101000000Z"
     -enddate   "191231235959Z"
   -config 設定ファイル

• 古いopensslコマンドだと-sha256オプションでエラーになることがある。その場合は-sha1で代用すること。ただし、あまりお勧めしない。

• -startdate ～ -enddate ～は全ての環境でエラーになる。#パッチを当てられない環境では-days ～オプションに置き換えること。

• <(コマンド) というイディオム（実行結果をテンポラリファイル名で渡してくれる機能）は zsh/bash 拡張なので、それ以外のシェル（sh/ash/ksh/csh/tcsh 等）では指定しないこと。

実行結果例（ＥＣＤＳＡ）

Certificate:
    Data:
        Version: 3 (0x2)
        Serial Number: 15898934856903028020 (0xdca45d0424c7ed34)
    Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA256
        Issuer: C=JP, CN=*.ninth-nine.com
        Validity
            Not Before: Jan  1 00:00:00 2016 GMT
            Not After : Dec 31 23:59:59 2019 GMT
        Subject: C=JP, CN=*.ninth-nine.com
        Subject Public Key Info:
            Public Key Algorithm: id-ecPublicKey
                Public-Key: (256 bit)
                pub:
                    04:03:38:d7:62:50:7b:9b:0b:2d:9f:45:67:6d:8e:
                    af:e1:55:d6:1e:30:65:cd:97:0a:29:15:38:7a:2d:
                    fa:da:f1:48:e8:5b:b6:16:04:c7:6c:6f:0e:18:bb:
                    cf:e8:aa:82:66:66:89:79:bd:b8:94:e2:68:d1:43:
                    5b:1e:d4:49:dd
                ASN1 OID: prime256v1
        X509v3 extensions:
            X509v3 Subject Key Identifier:
                32:98:80:2B:82:8F:F2:6F:4D:D5:D7:08:D9:0F:E5:CB:A0:E4:DA:99
            X509v3 Authority Key Identifier:
                keyid:32:98:80:2B:82:8F:F2:6F:4D:D5:D7:08:D9:0F:E5:CB:A0:E4:DA:99

            X509v3 Basic Constraints: critical
                CA:FALSE
            Netscape Cert Type:
                SSL Server
            X509v3 Key Usage:
                Digital Signature, Key Encipherment
            X509v3 Extended Key Usage:
                TLS Web Server Authentication
            Netscape Comment:
                OpenSSL Generated Certificate
            X509v3 Subject Alternative Name:
                DNS:*.ninth-nine.com, DNS:ninth-nine.com
    Signature Algorithm: ecdsa-with-SHA256
         30:45:02:21:00:c1:a5:7a:be:fb:cb:d7:ba:77:87:92:85:8e:
         bc:0a:f8:79:4e:30:f5:0c:2c:e8:54:c8:7c:4a:d5:8c:2d:38:
         9a:02:20:19:f8:83:b9:71:0e:bf:ba:9d:13:08:38:b6:93:78:
         f2:c2:0a:8d:75:58:fe:ae:38:94:cd:04:fa:01:fe:80:a1

Appendix

X509v3 Certificate Policies に関する考察

シマンテックの Global ID/Server ID EV SSL（要は Symantec Class 3 EV SSL CA - G3 ね）証明書を分析した結果についてメモっておく。

X509v3 Certificate Policies:
    Policy: 2.16.840.1.113733.1.7.23.6
      CPS: https://d.symcb.com/cps
      User Notice:
        Explicit Text: https://d.symcb.com/rpa

※なお、この設定を入れたところでＥＶ ＳＳＬ証明書にはならんので注意。ＤＶ ＳＳＬ証明書扱いとなります。

先の設定ファイルの x509_extentions セクションに下記のように設定を追加してやると、上記と同じ結果が得られる。

[x509_extensions]
certificatePolicies    = @policies

[policies]
policyIdentifier       = 2.16.840.1.113733.1.7.23.6
CPS.1                  = https://d.symcb.com/cps
userNotice.1           = @notice

[notice]
explicitText           = https://d.symcb.com/rpa

• 色々試したところ certificatePolicies の行に「直接」必要なパラメータを埋め込むことはできず「@セクション名」で取り込む必要があった。

• policyIdentifierの一覧についてはEV証明書の特定が詳しい。

パッチ

• FreeBSD 10.3-RELEASEの openssl コマンド（1.0.1s）に以下のパッチを当てる。

• このパッチはreq(1)に-startdateと-enddateオプションを与えるパッチである。

• パッチを当てられないほとんどの環境では-startdate ～ -enddate ～オプションの代わりに-days ～オプションを指定すること。

   1 Index: crypto/openssl/apps/req.c
   2 ===================================================================
   3 --- crypto/openssl/apps/req.c   (revision 298785)
   4 +++ crypto/openssl/apps/req.c   (working copy)
   5 @@ -126,6 +126,8 @@
   6   * -x509        - output a self signed X509 structure instead.
   7   * -asn1-kludge - output new certificate request in a format that some CA's
   8   *                require.  This format is wrong
   9 + * -startdate  - notBefore field
  10 + * -enddate    - notAfter field
  11   */
  12 
  13  static int make_REQ(X509_REQ *req, EVP_PKEY *pkey, char *dn, int mutlirdn,
  14 @@ -179,6 +181,7 @@
  15      int nodes = 0, kludge = 0, newhdr = 0, subject = 0, pubkey = 0;
  16      char *infile, *outfile, *prog, *keyfile = NULL, *template =
  17          NULL, *keyout = NULL;
  18 +    char *startdate=NULL,*enddate=NULL;
  19  #ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
  20      char *engine = NULL;
  21  #endif
  22 @@ -364,6 +367,14 @@
  23              if (--argc < 1)
  24                  goto bad;
  25              req_exts = *(++argv);
  26 +        } else if (strcmp(*argv,"-startdate") == 0) {
  27 +            if (--argc < 1)
  28 +                 goto bad;
  29 +            startdate= *(++argv);
  30 +        } else if (strcmp(*argv,"-enddate") == 0) {
  31 +            if (--argc < 1)
  32 +                 goto bad;
  33 +            enddate= *(++argv);
  34          } else if ((md_alg = EVP_get_digestbyname(&((*argv)[1]))) != NULL) {
  35              /* ok */
  36              digest = md_alg;
  37 @@ -428,6 +439,10 @@
  38          BIO_printf(bio_err,
  39                     " -days          number of days a certificate generated by -x509 is valid for.\n");
  40          BIO_printf(bio_err,
  41 +                   " -startdate     certificate validity notBefore - YYMMDDHHMMSSZ.\n");
  42 +        BIO_printf(bio_err,
  43 +                   " -enddate       certificate validity notAfter - YYMMDDHHMMSSZ.\n");
  44 +        BIO_printf(bio_err,
  45                     " -set_serial    serial number to use for a certificate generated by -x509.\n");
  46          BIO_printf(bio_err,
  47                     " -newhdr        output \"NEW\" in the header lines\n");
  48 @@ -796,13 +811,26 @@
  49                  if (!rand_serial(NULL, X509_get_serialNumber(x509ss)))
  50                      goto end;
  51              }
  52 -
  53 +            if (startdate == NULL) {
  54 +                if (!X509_gmtime_adj(X509_get_notBefore(x509ss), 0))
  55 +                    goto end;
  56 +            } else {
  57 +                if (!ASN1_UTCTIME_set_string(X509_get_notBefore(x509ss), startdate)) {
  58 +                    BIO_printf(bio_err, "start date is invalid, it should be YYMMDDHHMMSSZ\n");
  59 +                    goto end;
  60 +                }
  61 +            }
  62 +            if (enddate == NULL) {
  63 +                if (!X509_time_adj_ex(X509_get_notAfter(x509ss), days, 0, NULL))
  64 +                    goto end;
  65 +            } else {
  66 +                if (!ASN1_UTCTIME_set_string(X509_get_notAfter(x509ss), enddate)) {
  67 +                    BIO_printf(bio_err, "end date is invalid, it should be YYMMDDHHMMSSZ\n");
  68 +                    goto end;
  69 +                }
  70 +            }
  71              if (!X509_set_issuer_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)))
  72                  goto end;
  73 -            if (!X509_gmtime_adj(X509_get_notBefore(x509ss), 0))
  74 -                goto end;
  75 -            if (!X509_time_adj_ex(X509_get_notAfter(x509ss), days, 0, NULL))
  76 -                goto end;
  77              if (!X509_set_subject_name
  78                  (x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)))
  79                  goto end;

参考文献

• x509v3_config(1)

• EV証明書