Erstellen eines Server-Zertifikates

30. April 2006

Ihr Anliegen

Sie wollen im Internet einen Serverdienst aufsetzen, welcher verschlüsselte SSL oder TLS-Verbindungen anbietet (z.B. HTTPS, POP3S, IMAPS, LDAPS, SMTP mit TLS).

Die Schwierigkeit dabei

Um eine mit SSL/TLS abgesicherte Verbindung anzubieten, benötigen Sie ein Serverzertifikat. Dieses muss von einer Zertifizierungsstelle (Certification Authority oder kurz CA) signiert sein.

Ein offizielles Serverzertifikat, welches von einer offiziellen Stelle signiert ist, ist leider nicht kostenlos. Meist werden jährliche Gebühren in Höhe von mehreren hundert Euro fällig.

Eine mögliche Lösung

Unter Linux kann man mit Bordmitteln eine eigene CA aufsetzen und ein selbst Zertifikate erstellen und signieren. Das ist ein Vorgang von wenigen Minuten. Alle Einzelheiten beschreibt dieser Artikel.

Der einzige Unterschied zu einem von einer anerkannten Stelle signierten Zertifikat ist, dass der Client (Emailprogramm, Browser, etc.) eine Warnung ausgeben wird, dass er die CA nicht kennt. Der Benutzer muss dann einmal bestätigen und kann das Zertifikat trotzdem akzeptieren.

Genaues Vorgehen

1. OpenSSL installieren

Für die Verwaltung der Zertifikate und im übrigen auch für die Verschlüsselung der Verbindungen mit SSL und TLS kommt unter Linux fast immer OpenSSL zum Einsatz. Wahrscheinlich ist das auf Ihrem Sytem deshalb bereits installiert. Wenn nicht, müssen Sie das Paket openssl nachinstallieren. Sie benötigen aus diesem Paket den Kommandozeilenbefehl openssl.

2. Erstellen der CA

Legen Sie zunächst ein Verzeichnis an, in dem Sie das Zertifikat ablegen wollen. Wir nehmen in unserem Beispiel /root/ca:

root@linux# mkdir /root/ca
root@linux# cd /root/ca

Die Gültigkeit setzen wir mit 10 Jahren bewusst sehr hoch an. Läuft die CA aus, so werden nämlich auch alle damit signierten Serverzertifikate ungültig. Die CA enthält einen geheimen Schlüssel, welcher automatisch erzeugt und in der Datei cakey.pem abgelegt wird. Das CA-Zertifikat wird nach cacert.pem geschrieben. Der folgende Befehl erzeugt das einen Schlüssel für das Zertifikat mit einer Länge von 2048 Bit:

root@linux# openssl req -new -x509 -newkey rsa:2048 -keyout cakey.pem -out cacert.pem -days 3650
Generating a 2048 bit RSA private key
..............................................................
..............................................................
.........................................+++
......................................+++
writing new private key to 'cakey.pem'

Wer den geheimen Schlüssel der CA kennt, kann damit beliebige Serverzertifikate signieren. Deshalb wird diese Schlüsseldatei nicht im Klartext auf der Festplatte abgelegt, sondern mit einer Passphrase verschlüsselt. Diese Passphrase benötigen Sie immer dann, wenn Sie mit der CA neue Zertifikate ausstellen wollen:

Enter PEM pass phrase: wrzlprmpft
Verifying - Enter PEM pass phrase: wrzlprmpft

Nun werden Sie gebeten, Daten einzugeben, welche die CA identifizieren. Diese werden dem Client angezeigt, wenn er aufgefordert wird, das Zertifikat zu akzeptieren oder abzulehnen. Der Code für Deutschland ist DE. Wenn Sie ein Feld leerlassen möchten, so geben Sie einen Punkt ein. Ansonsten wird der in eckigen Klammern stehende Defaultwert eingetragen:

-----
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]: DE
State or Province Name (full name) [Some-State]:.
Locality Name (eg, city) []:Muenchen
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Hinz und Kunz AG
Organizational Unit Name (eg, section) []:.

Das Feld Common Name (CN) ist hier der offizielle Name der Zertifizierungsstelle. Für Ihre eigene CA können Sie einfach Ihren eigenen Namen eintragen:

Common Name (eg, YOUR name) []: Adam Hinz
Email Address []: adam@hinzag.eu

Fertig. Folgende zwei Dateien sind entstanden:

root@linux# ll
insgesamt 9
drwxr-xr-x   2 root root  112 2006-04-30 12:08 .
drwx------  12 root root  600 2006-04-30 11:54 ..
-rw-r--r--   1 root root 1212 2006-04-30 12:08 cacert.pem
-rw-r--r--   1 root root  963 2006-04-30 12:08 cakey.pem

Vorsichtshalber sollten Sie die Rechte so setzen, dass die Schlüsseldatei nur für root lesbar ist:

root@linux# chmod 600 cakey.pem

Sie können nun ausprobieren, ob sie den Schlüssel mit der Passphrase wieder öffnen können:

root@linux# openssl rsa -in cakey.pem -noout -text
Enter pass phrase for cakey.pem: wrzlprmpft
Private-Key: (1024 bit)
modulus:
    00:d5:a5:37:51:e9:d9:fa:e3:97:e7:46:b2:88:1a:
    b5:46:80:47:76:14:ae:2b:8b:3e:35:5c:ab:15:84:
    53:d9:63:2e:7f:08:4b:ec:77:db:02:45:f8:c7:46:
    58:cd:2d:f9:29:4d:96:3d:d8:6c:5d:9f:79:8a:04:
    cf:b7:3a:89:da:a9:63:9f:44:b3:83:cf:0d:70:7d:

usw...

3. Schlüssel für das Serverzertifikat erzeugen

Nachdem wir nun eine eigene CA haben, kann diese nun endlich für unseren Server ein Zertifikat herausgeben. Dazu erzeugen wir zunächst einen 2048 Bit langen RSA Schlüssel, der mit AES 128 verschlüsselt auf der Platte abgelegt wird (ja wirklich, auch hier wieder ein verschlüsselter Schlüssel). Die Passphrase muss diesmal nicht sonderlich geheim sein, da wir sie ohnehin im Anschluss wieder entfernen werden. OpenSSL lässt allerdings keine leere Phrase zu:

root@linux# openssl genrsa -out serverkey.pem -aes128 2048 -days 3650
Generating RSA private key, 2048 bit long modulus
....+++
.......................................+++
e is 65537 (0x10001)
Enter pass phrase for serverkey.pem: jaja
Verifying - Enter pass phrase for serverkey.pem: jaja

So. Nun entfernen wir die Passphrase wieder. Warum? Der Serverdienst (Apache, Cyrus, etc.) muss schließlich in der Lage sein, den Schlüssel ohne Ihr Zutun zu lesen. Oder wollen Sie bei jedem Booten des Servers ein Passwort eingeben müssen?

root@linux# openssl rsa -in serverkey.pem -out serverkey.pem
Enter pass phrase for serverkey.pem: jaja
writing RSA key

4. Certificate Signing Request erzeugen

Der nächste Schritt zum eigenen Zertifikat ist ein CSR. Dies muss dann nur noch von der CA signiert werden. Hier sind wieder Angaben analog zum Erstellen der CA nötig, was oft Verwirrung stiftet. Die allgemeinen Daten kann man ggfl. gleich wie oben eingeben:

root@linux#  openssl req -new -key serverkey.pem -out req.pem -nodes
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]: DE
State or Province Name (full name) [Some-State]:.
Locality Name (eg, city) []:Muenchen
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Hinz und Kunz AG
Organizational Unit Name (eg, section) []:.

ACHTUNG, jetzt kommt das Wichtige: Beim Serverzertifikat ist der Common Name von entscheidender Bedeutung. Hier muss der DNS-Name stehen, unter dem der Client den Server anspricht! Wird das Zertifikat für eine HTTPS-Verbindung zu www.hinzag.eu verwendet, so muss der Common Name eben genau www.hinzag.eu heißen. Anderfalls wird der Browser das Zertifikat nicht akzeptieren, da er davon ausgehen muss, auf dem falschen Server gelandet zu sein.

Common Name (eg, YOUR name) []: www.hinzag.eu
Email Address []: adam@hinzag.eu

Weitere Optionen kann man einfach leer lassen:

A challenge password []:
An optional company name []:

Mittlerweile tummeln sich schon vier Dateien in unserem Verzeichnis:

root@linux# ll
insgesamt 17
drwxr-xr-x   2 root root  168 2006-04-30 12:29 .
drwx------  12 root root  600 2006-04-30 11:54 ..
-rw-r--r--   1 root root 1212 2006-04-30 12:08 cacert.pem
-rw-------   1 root root  963 2006-04-30 12:08 cakey.pem
-rw-r--r--   1 root root 1017 2006-04-30 12:29 req.pem
-rw-r--r--   1 root root 1679 2006-04-30 12:21 serverkey.pem

5. OpenSSL-Konfiguration anpassen

Leider kann man bei OpenSSL nicht alle Daten als Kommandozeilenargumente übergeben. Einige Einstellungen muss man lästigerweise in der Datei /etc/ssl/openssl.cnf ändern, bevor man signieren kann. Öffnen Sie diese Datei und passen Sie folgende Zeilen in der Sektion [ CA_default ] an:


/etc/ssl/openssl.cnf:
dir             = .              # Where everything is kept
new_certs_dir   = $dir           # default place for new certs
private_key     = $dir/cakey.pem # The private key
RANDFILE        = $dir/.rand     # private random number file
default_days    = 3650           # how long to certify for

Das Feld default_days ist auf 365 Tage voreingestellt und gibt die Gültigkeit des Zertifikates an. Abgelaufene Zertifikate sind im Übrigen ein sehr häufiges Problem. Wenn es soweit ist, kennt sich damit nämlich schon lange keiner mehr aus. Deswegen können Sie wie im Beispiel angegeben die Lebensdauer z.B. auf 10 Jahre heraufsetzen.

Wenn Sie beim Serverzertifikat keinen Bundesstaat angegeben haben, benötigen Sie noch folgende Änderung unter [ policy_match ]:

stateOrProvinceName     = optional

Nun muss man noch einige Dateien anlegen:

root@linux# echo 01 > serial
root@linux# touch index.txt

6. Serverzertifikat signieren

Kommen wir zum feierlichen Abschluss: Unsere CA signiert nun das Zertifikat:

root@linux# openssl ca -in req.pem -notext -out servercert.pem
Enter pass phrase for ./cakey.pem: wrzlprmpft

...

Certificate is to be certified until Apr 27 10:45:36 2016 GMT (3650 days)
Sign the certificate? [y/n]: y


1 out of 1 certificate requests certified, commit? [y/n] y
Write out database with 1 new entries
Data Base Updated

7. Zertifikate installieren

Wohin sie die Zertifikate installieren, hängt natürlich vom jeweiligen Serverdienst ab. Was allen gemeinsam ist: Sie benötigen nur die Dateien cacert.pem, servercert.pem und serverkey.pem. Die Datei cakey.pem wird nicht benötigt. Sie sollte am besten auch nicht auf dem Server liegen sondern an einer sicheren Stelle auf einem anderen Rechner.