CSR——python

TTP處理證書

創建證書簽名請求（CSR）：類似于填寫簽證資訊
將CSR發送給可信的第三方（TTP）：這就像將你的資訊發送到簽證申請TTP辦公室
驗證資訊：不管怎樣，TTP需要驗證你提供的資訊
生成一個公鑰：TTP簽署你的CSR，這相當于TTP簽署你的簽證
簽發已驗證的公鑰：這相當于你在郵件中收到簽證

注意：CSR以加密的方式系結了你的私鑰，因此，資訊公鑰、私鑰和證書頒發機構的所有三個部分都以某種方式相關，這將創建所謂的信任鏈，因此你現在擁有一個有效的證書，可以用來核實你的身份，

python實作

可以在自己的機器上設定整個PKI基礎設施，這正是本節中要做的，沒有聽起來那么難，所以別擔心！成為一個真正的證書頒發機構要比采取以下步驟困難得多，但你將要讀到的大體上是你運行自己的CA（證書頒發機構）所需的全部內容，

初始公鑰和私鑰對將是自簽名證書，如果你真的要成為一個CA（證書頒發機構），那么這個私鑰的安全是非常重要的，如果有人可以訪問CA的公鑰和私鑰對，他也可以生成一個完全有效的證書，并且除了停止信任你的CA之外，你無法檢測該問題，python當中我們使用socket套接字模擬了一套客戶端和服務器，私鑰保存在服務器上，生成私鑰代碼如下：

from cryptography.hazmat.backends import default_backend
from cryptography.hazmat.primitives import serialization
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa 
'''
使用RSA演算法生成私鑰
'''


def generate_private_key(filename: str, passphrase: str):
    private_key = rsa.generate_private_key(
        public_exponent=65537, key_size=2048, backend=default_backend()
    )

    utf8_pass = passphrase.encode("utf-8")
    algorithm = serialization.BestAvailableEncryption(utf8_pass)

    with open(filename, "wb") as keyfile:
        keyfile.write(
            private_key.private_bytes(
                encoding=serialization.Encoding.PEM,
                format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
                encryption_algorithm=algorithm,
            )
        )
		'''
		按指定的檔案名將私鑰寫入磁盤，此檔案使用提供的密碼來加密，
		'''
    return private_key

此時就有兩種方法可以生成私鑰，

繞過CSR請求直接生成私鑰

這個方法可以簡單模擬證書簽名機制，

from datetime import datetime, timedelta
from cryptography import x509
from cryptography.x509.oid import NameOID
from cryptography.hazmat.primitives import hashes

def generate_public_key(private_key, filename, **kwargs):
    subject = x509.Name(
        [
            x509.NameAttribute(NameOID.COUNTRY_NAME, kwargs["country"]),
            x509.NameAttribute(
                NameOID.STATE_OR_PROVINCE_NAME, kwargs["state"]
            ),
            x509.NameAttribute(NameOID.LOCALITY_NAME, kwargs["locality"]),
            x509.NameAttribute(NameOID.ORGANIZATION_NAME, kwargs["org"]),
            x509.NameAttribute(NameOID.COMMON_NAME, kwargs["hostname"]),
        ]
    )

    # Because this is self signed, the issuer is always the subject
    issuer = subject '''這個地方由于是自簽名，所以頒發者和使用者一樣，不過通過CSR請求的時候，頒發者和使用者將會通過傳參的方式寫入'''

    # This certificate is valid from now until 30 days
    valid_from = datetime.utcnow()
    valid_to = valid_from + timedelta(days=30)

    # Used to build the certificate
    builder = (
        x509.CertificateBuilder()
        .subject_name(subject)
        .issuer_name(issuer)
        .public_key(private_key.public_key())
        .serial_number(x509.random_serial_number())
        .not_valid_before(valid_from)
        .not_valid_after(valid_to)
    )
    '''
		所有必需的資訊添加到公鑰生成器物件中，該物件需要進行簽名，
    '''

    # Sign the certificate with the private key
    public_key = builder.sign(
        private_key, hashes.SHA256(), default_backend()
    ) '''用私鑰簽署公鑰'''

    with open(filename, "wb") as certfile:
        certfile.write(public_key.public_bytes(serialization.Encoding.PEM))

    return public_key

使用上述兩個函式我們就可以簡單的實作快速生成公私鑰對（key pair）

首先假設在服務器端生成好私鑰（這個東西就不再變了）

private_key = generate_private_key("ca-private-key.pem", "password_by_yourself")
print(private_key)
>>> <cryptography.hazmat.backends.openssl.rsa._RSAPrivateKey object at 0x7ff05e22d700>

此時目錄下會生成一個CA_private_key.pem的檔案，檔案內容格式為：

這個東西會成為生成公鑰到來源，生成公鑰需要自己寫一些引數

key = generate_public_key(
    private_key,
    filename="ca-private-key.pem",
    country="US",
    state="Maryland",
    locality="Baltimore",
    org="My CA Company",
    hostname="my-ca.com",
    )
print(key)

現在就擁有了兩個檔案，一個是公鑰，一個是私鑰，

經過CSR請求

def generate_csr(private_key, filename, **kwargs):
    subject = x509.Name(
        [
            x509.NameAttribute(NameOID.COUNTRY_NAME, kwargs["country"]),
            x509.NameAttribute(
                NameOID.STATE_OR_PROVINCE_NAME, kwargs["state"]
            ),
            x509.NameAttribute(NameOID.LOCALITY_NAME, kwargs["locality"]),
            x509.NameAttribute(NameOID.ORGANIZATION_NAME, kwargs["org"]),
            x509.NameAttribute(NameOID.COMMON_NAME, kwargs["hostname"]),
        ]
    )

    # Generate any alternative dns names
    alt_names = []
    for name in kwargs.get("alt_names", []):
        alt_names.append(x509.DNSName(name))
    san = x509.SubjectAlternativeName(alt_names) '''設定備用DNS名稱，該名稱對你的證書有效'''

    builder = (
        x509.CertificateSigningRequestBuilder()
        .subject_name(subject)
        .add_extension(san, critical=False)
    )

    csr = builder.sign(private_key, hashes.SHA256(), default_backend())'''用私鑰簽署CSR'''
    with open(filename, "wb") as csrfile:
        csrfile.write(csr.public_bytes(serialization.Encoding.PEM))

    return csr

為了創建CSR，首先需要一個私鑰，幸運的是，你可以在創建CA的私鑰時使用相同的generate_private_key() ，使用上面的函式和前面定義的方法，可以執行以下操作：

server_private_key = generate_private_key("server-private-key.pem", "serverpassword")
print(server_private_key)

generate_csr(
    server_private_key,
    filename="server-csr.pem",
    country="US",
    state="Maryland",
    locality="Baltimore",
    org="My Company",
    alt_names=["localhost"],
    hostname="my-site.com")

有了這兩個檔案，現在可以開始對密鑰進行簽名，通常，在這一步中會進行大量的驗證，在實際專案中，CA會確保你擁有my-site.com，并要求你以各種方式證明它，在自己模擬CA服務器和客戶端的時候，可以避免這些麻煩的證明，創建你自己的已驗證的公鑰，為此，你將在pki_helpers.py檔案中添加另一個函式

def sign_csr(csr, ca_public_key, ca_private_key, new_filename):
    valid_from = datetime.utcnow()
    valid_until = valid_from + timedelta(days=30)

    builder = (
        x509.CertificateBuilder()
        .subject_name(csr.subject)
        .issuer_name(ca_public_key.subject)
        .public_key(csr.public_key())
        .serial_number(x509.random_serial_number())
        .not_valid_before(valid_from)
        .not_valid_after(valid_until)
    )

    for extension in csr.extensions:
        builder = builder.add_extension(extension.value, extension.critical)

    public_key = builder.sign(
        private_key=ca_private_key,
        algorithm=hashes.SHA256(),
        backend=default_backend(),
    )

    with open(new_filename, "wb") as keyfile:
        keyfile.write(public_key.public_bytes(serialization.Encoding.PEM))

現在就可以實作一個csr請求互動，并使用sign_csr()，需要加載CSR和CA的私鑰和公鑰，

從加載CSR開始

csr_file = open("server-csr.pem", "rb")
csr = x509.load_pem_x509_csr(csr_file.read(), default_backend())
print(csr)
'''<builtins.CertificateSigningRequest object at 0x7faadeef9d20>'''

將打開server-csr.pem檔案，并使用x509.load_pem_x509_csr()創建csr物件，接下來，你需要加載CA的公鑰

ca_public_key_file = open("ca-public-key.pem", "rb")
ca_public_key = x509.load_pem_x509_certificate(
    ca_public_key_file.read(),
    default_backend())
print(ca_public_key)
'''<Certificate(subject=<Name(C=US,ST=Maryland,L=Baltimore,O=My CA Company,CN=my-ca.com)>, ...)>'''

創建了一個ca_public_key物件，它可以被sign_csr()使用，x509模塊有一個便利的load-pem-x509-u certificate()來幫助你，最后一步是加載CA的私鑰：

ca_private_key_file = open("ca-private-key.pem", "rb")
ca_private_key = serialization.load_pem_private_key(
    ca_private_key_file.read(),
    getpass().encode("utf-8"),
    default_backend(),)

print(ca_private_key)

? 回想一下，你的私鑰是使用你指定的密碼加密的，這個密碼在生成CA_private_key時使用，

使用這三個組件，你現在可以簽署CSR并生成已驗證的公鑰
```
sign_csr(csr, ca_public_key, ca_private_key, "server-public-key.pem")
```

總結一下CSR請求的程序

要生成一個CA的私鑰private_key，這個需要自定義一個password用來加密生成，然后存盤在服務器內部
CSR服務器通過private_key生成一個用于CSR請求的私鑰server_private_key以及一個server_csr
客戶端來訪問的時候，首先會打開server_csr檔案創建一個CSR物件，同時加載CA的公鑰
再生成一個ca_public_key物件，然后加載CA的私鑰
用sign_csr()進行驗證

客戶端

客戶端可以直接在與網頁進行互動，但我需要的是后續通過socket套接字來完成這一任務

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