OpenSSL
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OpenSSL 3 自 FreeBSD 14 起纳入基本系统，引入 提供者模块 provider module 架构
本节介绍自签证书生成（自签 CA）、FIPS 合规配置（fips_module 完整性检查与 openssl fipsinstall）和已弃用算法加载
概述
OpenSSL 是加密工具包，实现安全套接字层（SSL）和传输层安全（TLS）网络协议，并提供丰富的加密例程
openssl 程序是该工具包的命令行入口，用户可在 Shell 中调用 OpenSSL 加密库的各类功能，包括：
- 私钥、公钥和参数的创建与管理
- 公钥加密操作
- X.509 证书、CSR 和 CRL 的创建
- 消息摘要与消息认证码的计算
- 使用密码进行加密和解密
- SSL/TLS 客户端和服务器测试
- S/MIME 签名或加密邮件的处理
- 时间戳请求、生成和验证
- 加密例程的性能测试
更多信息请参阅免费的 OpenSSL Cookbook https://www.feistyduck.com/books/openssl-cookbook/
生成证书
OpenSSL 支持生成证书，可提交 CA 验证，也可以自行使用。具体而言：
需要 CA 签署的证书签名请求
执行 openssl 搭配以下参数，可生成供 CA 签署的证书：
$ openssl req -new -noenc -out req.pem -keyout cert.key -sha512 -newkey rsa:4096
解释命令选项：
| 选项 | 解释 |
| openssl req | 生成证书签名请求（CSR，Certificate Signing Request） |
| -new | 创建新的证书签名请求 |
| -noenc | 不为私钥设置密码，生成的私钥不会加密保护 |
| -out req.pem | 指定生成的证书签名请求文件的输出文件名，这里是 req.pem |
| -keyout cert.key | 指定生成的私钥文件的输出路径，这里是 cert.key |
| -sha512 | 使用 SHA-512 哈希算法进行签名请求的哈希计算 |
| -newkey rsa:4096 | 生成新的 RSA 密钥对，使用 4096 位的 RSA 加密算法 |
输出应类似于以下内容：
...+......+.......+.....+.+.....+....+...+..+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*.........+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*..+................+....+......+.....+++++ ……省略部分输出…… ----- 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]:CN # 国家和地区两位编码 State or Province Name (full name) [Some-State]:Beijing # 省或州 Locality Name (eg, city) []:Beijing # 市 Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Chinese FreeBSD Community (CFC) # 组织名称 Organizational Unit Name (eg, section) []:Systems Administrator # 组织单位名称 Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:bsdcn.org # 公用名 Email Address []:ykla@bsdcn.org # 电子邮件 Please enter the following 'extra' attributes to be sent with your certificate request A challenge password []:1234 # 密码不少于四位数 An optional company name []:1234
上述命令生成的是证书签名请求（CSR），需提交给 CA 签署后方可获得证书
该命令在当前目录创建了两个文件：
- req.pem: 将证书请求文件 req.pem 递交至 CA，由 CA 验证凭据、签署后返回已签名证书
cert,key: 另一文件 cert.key 为证书私钥，务必妥善保管
私钥一旦泄露，他人即可冒充用户或服务器
自签名证书
如果无需 CA 签署，可自行创建自签名证书
以下命令将证书和私钥直接写入 /etc/ssl/ 系统目录 若该路径下已有证书文件，将被覆盖且无法恢复。请先备份现有证书
执行以下命令生成 X.509 格式的自签名证书：
$ openssl req -new -x509 -days 365 -sha512 -keyout /etc/ssl/cert.key -out /etc/ssl/certs/cert.crt
输出应类似于以下内容：
.+...+.....+.......+...+............+......+.....+.......+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*.+........+...+....+.................+...+...+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++*..............+............+........+.........+.+ ……省略部分输出…… Enter PEM pass phrase: # 设置密码 Verifying - Enter PEM pass phrase: # 再次输入密码 ----- 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]:CN State or Province Name (full name) [Some-State]:Beijing Locality Name (eg, city) []:Beijing Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Chinese FreeBSD Community (CFC) Organizational Unit Name (eg, section) []:Systems Administrator Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:bsdcn.org Email Address []:ykla@bsdcn.org
此命令将在目录 /etc/ssl/certs 下创建证书文件 cert.crt
-rw-r--r-- 1 root wheel 1521 Apr 16 11:53 cert.crt
可执行如下命令进行验证：
$ openssl x509 -in /etc/ssl/certs/cert.crt -text -noout Certificate: Data: Version: 3 (0x2) Serial Number: 4d:b3:2e:fa:d1:6d:59:a7:c5:f6:15:a2:44:3c:63:d9:e0:fc:4b:7b Signature Algorithm: sha512WithRSAEncryption Issuer: C=CN, ST=Beijing, L=Beijing, O=Chinese FreeBSD Community (CFC), OU=Systems Administrator, CN=bsdcn.org, emailAddress=bsdcn.org Validity Not Before: Apr 16 03:53:49 2026 GMT Not After : Apr 16 03:53:49 2027 GMT Subject: C=CN, ST=Beijing, L=Beijing, O=Chinese FreeBSD Community (CFC), OU=Systems Administrator, CN=bsdcn.org, emailAddress=bsdcn.org ……省略部分输出……
证书私钥 cert.key 位于 etc/ssl 目录：
-rw------- 1 root wheel 1886 Apr 16 11:53 /etc/ssl/cert.key
验证私钥：
$ openssl x509 -noout -modulus -in /etc/ssl/certs/cert.crt | openssl sha256 SHA2-256(stdin)= b0b6e2fc57193c09f89ce9d3d9712351cf3368cf262ae209e63f3b8f012893f8 $ openssl rsa -noout -modulus -in /etc/ssl/cert.key | openssl sha256 Enter pass phrase for /etc/ssl/cert.key: # 输入之前设置的密码 SHA2-256(stdin)= b0b6e2fc57193c09f89ce9d3d9712351cf3368cf262ae209e63f3b8f012893f8
如果 SHA-256 值相同，则说明私钥与证书匹配
建议将上诉文件存放于 etc/ssl 目录，使用 chmod 命令将权限设为 0700 仅 root 可读
$ cp /etc/ssl/certs/cert.crt /etc/ssl/ $ chmod 0700 /etc/ssl/cert.crt $ chmod 0700 /etc/ssl/cert.key
配置 FIPS 提供者
OpenSSL 3 自 FreeBSD 14 起纳入基本系统，随之而来的还有全新的 提供者模块 provider module 概念
除内置默认提供者外，legacy 模块负责实现现已可选、已弃用的加密算法 fips 模块则严格限定于 FIPS 标准允许的密码算法集 OpenSSL 的 FIPS 相关部分受到重点关注，附有已知安全问题列表，并定期接受 FIPS 140 验证流程审查 这些措施使用户得以确保满足 FIPS 合规要求
fips_module 还受额外安全机制保护，未通过完整性检查则无法使用。本地系统管理员可按需配置此检查，继而允许每个 OpenSSL 3 用户加载该模块。如果配置不当，FIPS 模块报错如下：
$ echo test | openssl aes-128-cbc -a -provider fips -pbkdf2
输出应类似于以下内容：
aes-128-cbc: unable to load provider fips Hint: use -provider-path option or OPENSSL_MODULES environment variable. 1090A56510220000:error:12800067:DSO support routines:dlfcn_load:could not load the sharedlibrary:/usr/src/crypto/openssl/crypto/dso/dso_dlfcn.c:115:filename(/usr/lib/ossl-modules/fips.so): Cannot open "/usr/lib/ossl-modules/fips.so" 1090A56510220000:error:12800067:DSO support routines:DSO_load:could not load the shared library:/usr/src/crypto/openssl/crypto/dso/dso_lib.c:147: 1090A56510220000:error:07880025:common libcrypto routines:provider_init:reason(37):/usr/src/crypto/openssl/crypto/provider_core.c:1026:name=fips
可通过创建 /etc/ssl/fipsmodule.cnf 来配置完整性检查，并在 OpenSSL 主配置文件 /etc/ssl/openssl.cnf 中引用
需要通过 Ports 参照 FIPS 已验证版本清单安装经过认证的 OpenSSL 版本。随后将 fips.so 库复制到对应位置 以下操作将 Ports 中的 OpenSSL 3.0 FIPS 模块复制到基本系统路径 Ports 的 OpenSSL 3.0 与基本系统的 OpenSSL 3.5 存在 ABI 差异，此操作可能导致兼容性问题 建议仅在明确需要 FIPS 认证的场景下执行，并注意版本匹配
OpenSSL 提供了 openssl fipsinstall 辅助此过程。用法如下：
$ cp /usr/local/lib/ossl-modules/fips.so /usr/lib/ossl-modules/ $ openssl fipsinstall -module /usr/lib/ossl-modules/fips.so -out /etc/ssl/fipsmodule.cnf
输出应类似于以下内容（版本号取决于 Ports 中安装的 OpenSSL 版本）：
name: OpenSSL FIPS Provider version: 3.0.20 build: 3.0.20 INSTALL PASSED
接下来应修改 /etc/ssl/openssl.cnf ，加入以下三项配置：
- 引入上面生成的 /etc/ssl/fipsmodule.cnf 文件
- 导出 FIPS 模块以供调用
- 并 显式 激活默认模块
……省略其他内容…… # For FIPS # Optionally include a file that is generated by the OpenSSL fipsinstall # application. This file contains configuration data required by the OpenSSL # fips provider. It contains a named section e.g. [fips_sect] which is # referenced from the [provider_sect] below. # Refer to the OpenSSL security policy for more information. .include /etc/ssl/fipsmodule.cnf ……省略其他内容…… # List of providers to load [provider_sect] default = default_sect # The fips section name should match the section name inside the # included fipsmodule.cnf. fips = fips_sect # If no providers are activated explicitly, the default one is activated implicitly. # See man 7 OSSL_PROVIDER-default for more details. # # If you add a section explicitly activating any other provider(s), you most # probably need to explicitly activate the default provider, otherwise it # becomes unavailable in openssl. As a consequence applications depending on # OpenSSL may not work correctly which could lead to significant system # problems including inability to remotely access the system. [default_sect] activate = 1
以上步骤完成后，即可确认 FIPS 模块确实可用且正常工作：
$ echo test | openssl aes-128-cbc -a -provider fips -pbkdf2
输出应类似于以下内容：
enter AES-128-CBC encryption password: # 输入密码 Verifying - enter AES-128-CBC encryption password: # 重复输入密码 U2FsdGVkX1+cIAxHqRAhBgFQdCjTDU2sGevQ152Gw74=
查看当前 OpenSSL 提供者状态：
# openssl list -providers Providers: default name: OpenSSL Default Provider version: 3.5.6 status: active fips name: OpenSSL FIPS Provider version: 3.0.20 status: active
以上输出中，default 提供者的版本号取决于系统使用的 OpenSSL 版本（基本系统或 Ports） FIPS 提供者的版本号取决于 Ports 中安装的 OpenSSL 版本
FIPS 模块发生变动时（如系统更新后，或基本系统 OpenSSL 应用安全修复后），均需要重复上述过程
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