SSL Server 自作するための OpenSSL 使用方法

１１．ルート認証局の署名付きサーバー証明書の生成

では、いよいよルート認証局 ( CA )の署名が付いたユーザーサーバー証明書を生成します。

以下のコマンドを入力してください。

openssl ca -days 36500 -config openssl_server.cfg -policy policy_anything -keyfile esp32_ca.key -cert esp32_ca.crt -in esp32_server.csr -out esp32_server.crt

【コマンド解説】

● ca
ここが重要です。req ではなく、ca というところが注意です。
認証局の署名付き証明書を生成するというコマンドです。
● -config
ここで、ユーザーサーバー用環境設定cfgファイルを指定しています。
● -policy
policy_anything と指定すると、ルートCA とサーバー Subject の地域や組織名が一致しなくても良い設定になります。
環境設定cfgファイル中にデフォルトで、policy_match となっているので、ここで変更しています。
これをやらないと、ルートCAとサーバーで地域や組織名がマッチしていないというエラーが出ます。
コマンドで指定しなくても、cfgファイルを書き替えても良いと思います。
● -keyfile
サーバー用秘密鍵ファイルを指定。
● -cert
ルート認証局 ( CA )証明書ファイルを指定。
先ほど生成した、esp32_ca.crt
● -in
証明書署名要求 ( CSR )ファイル名を指定。
先ほど生成した、esp32_server.csr
● -out
署名付きユーザーサーバー証明書ファイル名を指定。
ここでは、esp32_server.crt という名前にしています。

では、入力した結果を下図に示します。
Sign the certificate?
となるので、y を入力してエンターしてください。
そして、
out of 1 certificate reuests certified, commit?
となるので、y を入力してエンターしてください。

上図のように、
Subject Alternative Name (サブジェクト代替名)と、commonName ( CN )と、実際のサーバーアドレス（または DNSサーバーネーム）が一致していないとダメです。
ブラウザ Google Chrome の場合、バージョン58以降では、サーバーのアドレス（またはDNSネーム）と、この Subject Alternative Name (略: SAN )を照合しているとのことです。
これがマッチしないと、ブラウザから信頼されませんのでご注意ください。

これで秘密鍵と証明書関係は全て出力できました。
以後必要なファイルは以下です。

● esp32_ca.crt : 自己ルート認証局 ( CA )証明書
● esp32_ca.key  :  自己ルート認証局 ( CA )秘密鍵
● esp32_server.crt  :  ユーザーサーバー証明書（CA署名付き）
● esp32_server.key  :  ユーザーサーバー秘密鍵

なお、証明書署名要求 ( CSR )ファイルは証明書が発行済みの場合は、以後不要です。
エクスプローラーでファイル一覧を見ると、以下の様になります。

では、ユーザーサーバー証明書を見てみましょう。
esp32_server.crt ファイルをテキストエディタで見てみると、下図の様になります。

これは X509様式のテキスト形式証明書ですね。

●Version:
X509様式のバージョンです。現在は V3
●Serial Number:
先に作成した serial ファイルに記録されている通し番号。
証明書を一回発行したので、serialファイルには 01 とカウントアップされて記録されている。
●Issuer:
ルート認証局 ( CA )用のデータで、-policy オプションでマッチ不要にしているので、サーバーデータと異なっていても問題無しです。
●Validity:
証明書の有効期限
●Subject:
証明される側、つまりユーザーサーバー所有者データ。
ここで、CN と、Subject Alternative Name のアドレスが一致していることを確認してください。
●Public-key:
公開鍵データ
●Subject Alternative Name:
ユーザーサーバー所有者の代替名（IPアドレスまたはDNSネーム）
●X509v3 Basic Constraints:
サーバーがCAかどうかの判別。FALSE としているので、CAではない。
●Subject Key Identifier:
ユーザーサーバーの公開鍵識別子。具体的な用途はネットで検索してみてください。
●Authority Key Identifier:
ルート認証局 ( CA )の公開鍵識別子。
●Signature Algorithm:
ルート認証局 ( CA )によるデジタル署名。

では次に、ルート認証局 ( CA )の証明書
esp32_ca.crt
をテキストエディタで見てみると、下図の様になります。

これは、X509形式の証明書全体をバイナリ化して、Base64 エンコードしたものです。
それが前回記事でも取り上げた、 PEM形式 というものです。
—BEGIN  で始まっていればBase64 エンコードされた PEM形式と思って良いと思います。

同様に秘密鍵もテキストエディタで見ることができます。
同じように—BEGIN で始まっていて、これは秘密鍵をBase64 エンコードしたものです。

これを見ると分かるように、PEM形式にした方が、明らかに情報量がコンパクトですね。
実は、ESP32 ( ESP-WROOM-32 )の開発環境、ESP-IDF のサンプルコードでは、証明書をPEM形式にしなければなりませんので、
次では、esp32_server.crt ファイルをPEM形式に変換する方法を説明します。

１２．CRT証明書をPEM形式に変換する

では、ユーザーサーバー証明書 esp32_server.crt ファイルをPEM形式に変換したいと思います。
まず、以下のコマンドを入力してください。

openssl x509 -in esp32_server.crt -out tmp.der -outform DER

これは、X509形式ファイルを tmp.der というバイナリ形式ファイルに変換出力するという命令です。
すると、下図の様になります。
コマンドラインには特に何も表示されませんが、フォルダには tmp.der というファイルが作成されているはずです。

では、今度はこのバイナリファイルをPEM形式に変換するコマンドを入力します。

openssl x509 -in tmp.der -inform DER -out cacert.pem -outform pem

ここでは、出力されるPEM形式ファイルのファイル名を

cacert.pem

としています。
これは、ESP32 開発環境 ESP-IDF サンプルコードで記述されているファイル名なので、そうしています。

すると、MyDataフォルダには下図の様に、cacert.pem ファイルが生成されているのが分かると思います。

では、これをテキストエディタで開いてみると、こんな感じになります。

しっかりPEM形式に変換されていますね。
CRTファイルだと130行くらいあったものが、36行でコンパクトに収まっています。

ということで、ESP32 の ESP-IDF サンプルコードでは、このファイルを使いますので、覚えておいてください。

１３．トラブルシューティング

証明書発行を失敗して、再度同じデータで発行しようとすると、以下のようなエラーメッセージが出る場合があります。

failed to update database
TXT_DB error number 2

その場合は、index.txt データ中身を削除して、改行もすべて無い、空のファイルにして上書きしてください。
そうすると、正常に発行できるようになります。

また、その他でもうまく発行できない場合は、フォルダやファイルなどを全て最初の真っ新に戻してやり直すと、大抵は発行できるようになります。

１４．参考にさせていただいたサイト

●オレだよオレオレ認証局で証明書つくる
●Chrome58で、HTTPSの自己証明書が NET::ERR_CERT_COMMON_NAME_INVALID になる場合の対応
●Chrome58以降でハネられないSHA-2でオレオレ認証局署名のあるオレオレ証明書

編集後記

以上、今回は OpenSSL の証明書発行および秘密鍵生成方法を自分なりの備忘録として書いてみました。
今回から OpenSSL を初めて使ってみましたが、なかなか理解するのに苦労しました。
でも、一回理解してしまうと、後はスラスラと作業できるようになりました。
この件に関して分からないことがあって、私自身に問合せされても、素人ですので正直言って分かりません。
ネットで調べて解決していただければと思います。

ということで、今回はここまでで、次回ではこの証明書を使って、ESP32 SSL サーバーを構築してみたいと思います。

ではまた・・・。