图一 SSL/TLS 工作流

CA: 证书授权中心( certificate authority)。 它呢，类似于国家出入境管理处一样，给别人颁发护照；也类似于国家工商管理局一样，给公司企业颁发营业执照。
它有两大主要性质：
1) CA本身是受信任的 // 国际认可的
2) 给他受信任的申请对象颁发证书 // 和办理护照一样，要确定你的合法身份，你不能是犯罪分子或造反派。当然，你需要被收保护费，同时，CA可以随时吊销你的证书。
证书长啥样？其实你的电脑中有一堆CA证书。你可以看一看嘛：
360浏览器: 选项/设置-> 高级设置 -> 隐私于安全 -> 管理 HTTPS/SSL 证书 -> 证书颁发机构
火狐浏览器: 首选项 -> 高级 -> 证书 -> 查看证书 -> 证书机构
chrome浏览器: 设置 -> 高级 -> 管理证书 -> 授权中心
ubuntu: /etc/ssl/certs
这些都是 CA 的证书！

CA 的证书 ca.crt 和 SSL Server的证书 server.crt 是什么关系呢？
1) SSL Server 自己生成一个 私钥/公钥对。server.key/server.pub // 私钥加密，公钥解密！
2) server.pub 生成一个请求文件 server.req. 请求文件中包含有 server 的一些信息，如域名/申请者/公钥等。
3) server 将请求文件 server.req 递交给 CA，CA验明正身后，将用 ca.key和请求文件加密生成 server.crt
4) 由于 ca.key 和 ca.crt 是一对, 于是 ca.crt 可以解密 server.crt.
在实际应用中：如果 SSL Client 想要校验 SSL server.那么 SSL server 必须要将他的证书 server.crt 传给 client.然后 client 用 ca.crt 去校验 server.crt 的合法性。如果是一个钓鱼网站，那么CA是不会给他颁发合法server.crt证书的，这样client 用ca.crt去校验，就会失败。比如浏览器作为一个 client,你想访问合法的淘宝网站https://www.taobao.com, 结果不慎访问到 ,那么浏览器将会检验到这个假淘宝钓鱼网站的非法性，提醒用户不要继续访问！这样就可以保证了client的所有https访问都是安全的。

图二 证书详细工作流

1）申请认证：服务器需自己生成公钥私钥对pub_svr & pri_svr，同时根据 pub_svr 生成请求文件 csr,提交给CA，csr中含有公钥、组织信息、个人信息(域名)等信息。(图一中server.req就是csr请求文件)
2）审核信息：CA通过线上、线下等多种手段验证申请者提供信息的真实性，如组织是否存在、企业是否合法，是否拥有域名的所有权等。
3）签发证书：如信息审核通过，CA会向申请者签发认证文件-证书。
证书包含以下信息：申请者公钥、申请者的组织信息和个人信息、签发机构 CA的信息、有效时间、证书序列号等信息的明文，同时包含一个签名。
签名的产生算法：首先，使用散列函数计算公开的明文信息的信息摘要，然后，采用 CA的私钥对信息摘要进行加密，密文即签名。（图一中生成server.crt）
4）返回证书：client如果请求验证服务器，服务器需返回证书文件。（图一中handshake传回server.crt）
5）client验证证书：client读取证书中的相关的明文信息，采用相同的散列函数计算得到信息摘要，然后，利用对应 CA的公钥解密签名数据，对比证书的信息摘要，如果一致，则可以确认证书的合法性，即公钥合法。客户端然后验证证书相关的域名信息、有效时间是否吊销等信息。
客户端会内置信任CA的证书信息(包含公钥)，如果CA不被信任，则找不到对应 CA的证书，证书也会被判定非法。(图一中check可选，我们可以选择不验证服务器证书的有效性)
6）秘钥协商：验证通过后，Server和Client将进行秘钥协商。接下来Server和Client会采用对称秘钥加密。(对称加密时间性能优)（图一中 pre-master/change_cipher_spec/encrypted_handshake_message过程）
7）数据传输：Server和Client采用对称秘钥加密解密数据。

和单向认证几乎一样，只是在client认证完服务器证书后，client会将自己的证书client.crt传给服务器。服务器验证通过后，开始秘钥协商。
实际wireshark分析：

和单向认证一样:
我们搭建的SSL/TLS服务器是192.168.111.100,client是192.168.111.101. client 需要认证 server的合法性，server也需要认证client的合法性！
我们只看 TLSv1.1 的数据包：
第一包(No. 55) Client Hello 包，即SSL/TLS单向认证流程的(1)
第二包(No. 57) Server Hello 包，包含服务器证书等。即SSL/TLS单向认证流程的(2)
第三包(No. 60) 服务器证书验证完成，同时发送客户端的证书client.crt ,同时包含client key exchange+change cipher spec + encrypted handshake message.即SSL/TLS单向认证流程的(4)
第四包(No. 61)服务器验证客户端证书的合法性。通过后进行秘钥协商，change cipher spec + encrypted hanshake message.即SSL/TLS单向认证流程的(5)
重传包(No. 62)由于网络原因，TCP重传第No. 60包。
第五包(No. 64)握手完成。开始上层数据传输。SSL/TLS单向认证流程的(7)

b) 命令查看证书详细信息

openssl x509 -noout -text -in baiducom.crt

详细信息中，有一个字段： X509v3 Basic Constraints: CA: FALSE
该字段指出该证书是否是 CA证书，还是一般性的非 CA 证书。详细描述见 RFC5280#section-4.2.1.9，同时 RFC5280 也详细描述证书工作方式等。

3) 私钥加密，公钥解密！

我们自己本地使用 makefile.sh 脚本建立一个CA(ca.crt + ca.key)，用这个CA给server和client分别颁发证书。

makefile.sh

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# * Neither the name of the axTLS project nor the names of its

#   contributors may be used to endorse or promote products derived

#   from this software without specific prior written permission.

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# TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,

# DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY 

# OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING

# NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF

# THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.

#

#

# Generate the certificates and keys for testing.

#

PROJECT_NAME="TLS Project"

# Generate the openssl configuration files.

cat > ca_cert.conf << EOF  

[ req ]

distinguished_name     = req_distinguished_name

prompt                 = no

[ req_distinguished_name ]

 O                      = $PROJECT_NAME Dodgy Certificate Authority

EOF

cat > server_cert.conf << EOF  

[ req ]

distinguished_name     = req_distinguished_name

prompt                 = no

[ req_distinguished_name ]

 O                      = $PROJECT_NAME

 CN                     = 192.168.111.100

EOF

cat > client_cert.conf << EOF  

[ req ]

distinguished_name     = req_distinguished_name

prompt                 = no

[ req_distinguished_name ]

 O                      = $PROJECT_NAME Device Certificate

 CN                     = 192.168.111.101

EOF

mkdir ca

mkdir server

mkdir client

mkdir certDER

# private key generation

openssl genrsa -out ca.key 1024

openssl genrsa -out server.key 1024

openssl genrsa -out client.key 1024

# cert requests

openssl req -out ca.req -key ca.key -new             -config ./ca_cert.conf

openssl req -out server.req -key server.key -new             -config ./server_cert.conf 

openssl req -out client.req -key client.key -new             -config ./client_cert.conf 

# generate the actual certs.

openssl x509 -req -in ca.req -out ca.crt             -sha1 -days 5000 -signkey ca.key

openssl x509 -req -in server.req -out server.crt             -sha1 -CAcreateserial -days 5000             -CA ca.crt -CAkey ca.key

openssl x509 -req -in client.req -out client.crt             -sha1 -CAcreateserial -days 5000             -CA ca.crt -CAkey ca.key

openssl x509 -in ca.crt -outform DER -out ca.der

openssl x509 -in server.crt -outform DER -out server.der

openssl x509 -in client.crt -outform DER -out client.der

mv ca.crt ca.key ca/

mv server.crt server.key server/

mv client.crt client.key client/

mv ca.der server.der client.der certDER/

rm *.conf

rm *.req

rm *.srl

将上述代码保存为makefile.sh
做如下修改，终端执行。

- 修改 CN 域中 IP 地址为你主机/设备的 IP 地址
- [可选]加密位数 1024 修改为你需要的加密位数

将会看到：

ca目录：保存ca的私钥ca.key和证书ca.crt
certDER目录:将证书保存为二进制文件 ca.der client.der server.der
client目录: client.crt client.key
server目录:server.crt server.key

我们可在本地使用 CA证书来分别校验由自己颁发的服务器证书 server.crt 和客户端证书 client.crt .

$openssl verify -CAfile ca/ca.crt server/server.crt

$openssl verify -CAfile ca/ca.crt client/client.crt