在OpenSSL上配置多级CA以生成IOS XE证书

简介

本文档介绍创建多级CA的方法，以创建与Cisco IOS® XE设备兼容的通用证书。

先决条件

要求

Cisco 建议您了解以下主题：

• 如何使用OpenSSL应用.
• 公钥基础设施(PKI)和数字证书。

使用的组件

本文档中的信息基于以下软件和硬件版本：

• OpenSSL应用（版本3.0.2）。
• 9800 WLC（Cisco IOS XE版本17.12.3）。

本文档中的信息都是基于特定实验室环境中的设备编写的。本文档中使用的所有设备最初均采用原始（默认）配置。如果您的网络处于活动状态，请确保您了解所有命令的潜在影响。

配置

概述

其目的是创建具有根CA和中间CA的两级本地证书颁发机构(CA)来签署设备证书。证书签名后，会将其导入到Cisco IOS XE设备。

注意：本文档使用Linux特定命令创建和排列文件。解释这些命令，以便您在其他具有OpenSSL的操作系统上执行相同的操作。

准备OpenSSL配置文件

从安装OpenSSL的计算机的当前工作目录创建名为openssl.conf的文本文件。复制并粘贴这些行，为OpenSSL提供证书签名所需的配置。您可以根据需要编辑此文件。

[ ca ]
default_ca  = IntermCA 

[ RootCA ]

dir     = ./RootCA            
certs       = $dir/RootCA.db.certs      
crl_dir = $dir/RootCA.db.crl         
database    = $dir/RootCA.db.index     
unique_subject = yes           
new_certs_dir   = $dir/RootCA.db.certs 
certificate = $dir/RootCA.crt   
serial      = $dir/RootCA.db.serial     
#crlnumber   = $dir/RootCA.db.crlserial  
private_key = $dir/RootCA.key             
RANDFILE    = $dir/RootCA.db.rand        
name_opt    = ca_default        
cert_opt    = ca_default        
############################# Modify default days for certificates signed by Root CA (Intermediate certs only) ##################################
default_days    = 360          
default_md  = sha256       
preserve    = no            
policy          = optional_policy

[ IntermCA ]

dir     = ./IntermCA           
certs       = $dir/IntermCA.db.certs      
crl_dir = $dir/IntermCA.db.crl         
database    = $dir/IntermCA.db.index     
unique_subject = yes           
new_certs_dir   = $dir/IntermCA.db.certs 
certificate = $dir/IntermCA.crt   
serial      = $dir/IntermCA.db.serial     
private_key = $dir/IntermCA.key             
RANDFILE    = $dir/IntermCA.db.rand        
name_opt    = ca_default        
cert_opt    = ca_default        
# Certificate field options
############################# Modify default days for certificates signed by Intermediate CA cert (device certificates)##################################
default_days    = 1000           
#default_crl_days  = 1000          
default_md  = sha256      
# use public key default MD
preserve    = no            
policy          = optional_policy


[ optional_policy ]
countryName     = optional
stateOrProvinceName = optional
localityName        = optional
organizationName    = optional
organizationalUnitName  = optional
commonName      = supplied

[ req ]
default_bits        = 2048
default_keyfile     = privkey.pem
distinguished_name  = req_distinguished_name
attributes      = req_attributes
x509_extensions = v3_ca # The extentions to add to the signed cert
string_mask = nombstr

[ req_distinguished_name ]
countryName         = Country Name
countryName_default     = MX
countryName_min         = 2
countryName_max         = 2

stateOrProvinceName     = State or province
stateOrProvinceName_default = CDMX

localityName            = Locality
localityName_default        = CDMX

organizationName      = Organization name
organizationName_default  = Cisco lab

organizationalUnitName      = Organizational unit
organizationalUnitName_default  = Cisco Wireless

commonName          = Common name
commonName_max          = 64



[ req_attributes ]
# challengePassword     = A challenge password
# challengePassword_min     = 4
# challengePassword_max     = 20

#This section contains the extensions used for the Intermediate CA certificate

[ v3_ca ]
# Extensions for a typical CA
basicConstraints = CA:true
subjectKeyIdentifier=hash
authorityKeyIdentifier=keyid:always,issuer:always
subjectAltName = @Intermediate_alt_names



[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = serverAuth, clientAuth

[ crl_ext ]
# CRL extensions.
#authorityKeyIdentifier=keyid:always,issuer:always


#DEFINE HERE SANS/IPs NEEDED for Intermediate CA device certificates
[Intermediate_alt_names]
DNS.1   = Intermediate.example.com
DNS.2   = Intermediate2.example.com


#Section for endpoint certificate CSR generation
[ endpoint_req_ext ]
subjectAltName = _alt_names

#Section for endpoint certificate sign by CA
[ Endpoint ]
basicConstraints=CA:FALSE
subjectKeyIdentifier=hash
authorityKeyIdentifier=keyid,issuer:always
#Change the key usage according to the certificate usage needs
extendedKeyUsage = clientAuth
subjectAltName = _alt_names

#Define here SANS/IPs needed for  Endpoint certificates
[endpoint_alt_names]
DNS.1   = Endpoint.example.com
DNS.2   = Endpoint2.example.com

#Section for IOS-XE device certificate CSR generation
[ device_req_ext ]
subjectAltName = @IOS_alt_names

#Section for IOS-XE certificate sign by CA
[ IOS_cert ]
basicConstraints=CA:FALSE
subjectKeyIdentifier=hash
authorityKeyIdentifier=keyid,issuer:always
#Change the key usage according to the certificate usage needs
extendedKeyUsage = clientAuth , serverAuth
subjectAltName = @IOS_alt_names

#Define here SANS/IPs needed for IOS-XE certificates
[IOS_alt_names]
DNS.1   = IOSXE.example.com
DNS.2   = IOSXE2.example.com

为证书颁发机构创建初始文件

在当前目录上创建一个名为RootCA的文件夹。在其内部，再创建三个文件夹，分别名为RootCA.db.tmp、RootCA.db.certs和RootCA.db.crl。

mkdir RootCA
mkdir RootCA/RootCA.db.tmp
mkdir RootCA/RootCA.db.certs
mkdir RootCA/RootCA.db.crl

在RootCA文件夹中创建名为RootCA.db.serial的文件。此文件需要包含证书序列号的初始值，01是在此情况下选择的值。

在RootCA文件夹中创建名为RootCA.db.crlserial的文件。此文件需要包含证书撤销列表编号的初始值，01是在此情况下选择的值。

echo 01 > RootCA/RootCA.db.serial
echo 01 > RootCA/RootCA.db.crlserial

在RootCA文件夹中创建名为RootCA.db.index的文件。

touch RootCA/RootCA.db.index

在RootCA文件夹中创建名为RootCA.db.rand的文件，并用8192随机字节填充该文件以用作内部随机数生成器的种子。

openssl rand -out RootCA/RootCA.db.rand 8192 

在当前目录中创建一个名为IntermCA的文件夹。在其内部，再创建三个文件夹，分别名为IntermCA.db.tmp、IntermCA.db.certs和IntermCA.db.crl。

mkdir IntermCA
mkdir IntermCA/IntermCA.db.tmp
mkdir IntermCA/IntermCA.db.certs
mkdir IntermCA/IntermCA.db.crl

在IntermCA文件夹中创建名为IntermCA.db.serial的文件。此文件需要包含证书序列号的初始值，01是在此情况下选择的值。

在IntermCA文件夹中创建名为IntermCA.db.crlserial的文件。此文件需要包含证书撤销列表编号的初始值，01是在此情况下选择的值。

echo 01 > IntermCA/IntermCA.db.serial
echo 01 > IntermCA/IntermCA.db.crlserial

在IntermCA文件夹中创建名为IntermCA.db.index的文件。

在IntermCA文件夹中创建名为IntermCA.db.rand的文件，并用8192随机字节填充该文件以用作内部随机数生成器的种子。

touch IntermCA/IntermCA.db.index

在IntermCA文件夹中创建名为IntermCA.db.rand的文件，并用8192随机字节填充该文件以用作内部随机数生成器的种子。

openssl rand -out IntermCA/IntermCA.db.rand 8192

这是创建所有初始根和中间CA文件之后的文件结构。

mariomed@CSCO-W-PF320YP6:/mnt/c/Users/mariomed/radsecfiles1$ tree
.
├── IntermCA
│   ├── IntermCA.db.certs
│   ├── IntermCA.db.crl
│   ├── IntermCA.db.crlserial
│   ├── IntermCA.db.index
│   ├── IntermCA.db.rand
│   ├── IntermCA.db.serial
│   └── IntermCA.db.tmp
├── RootCA
│   ├── RootCA.db.certs
│   ├── RootCA.db.crl
│   ├── RootCA.db.crlserial
│   ├── RootCA.db.index
│   ├── RootCA.db.rand
│   ├── RootCA.db.serial
│   └── RootCA.db.tmp
└── openssl.cnf

创建根CA证书

运行此命令可创建根CA的私钥。

openssl genrsa -des3 -out ./RootCA/RootCA.key 4096

警告：OpenSSL要求您在生成密钥时提供密码。将口令加密和生成的私钥保存在安全位置。任何有权访问它的人都可以颁发证书作为您的根CA。

在openSSL上使用命令创建根CAreq自签名证书。该标-x509志在内部创建证书签名请求(CSR)并自动对其进行自签名。编辑参-days数和使用者替代名称。perminal会提示您提供一个公用名称。确保您输入的公用名与主题备用名(SAN)匹配。

openssl req -new -key ./RootCA/RootCA.key -out ./RootCA/RootCA.crt -config openssl.cnf -x509 -days 3650 -addext "subjectAltName = DNS:RootCA"

OpenSSL可分辨名称交互式提示

生成的文件名为RootCA.crt，位于RootCA文件夹内部。此文件是根CA证书。

创建中间CA证书

创建文件夹以将签名中间CA证书存储在根文件夹中。

mkdir ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA

为中间证书创建私钥。

openssl genrsa -des3 -out ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.key 4096

警告：OpenSSL要求您在生成密钥时提供密码。将口令加密和生成的私钥保存在安全位置。任何有权访问它的人都可以颁发证书作为您的中间CA。

创建中间CA证书签名请求。终端会提示您输入证书信息。

openssl req -new -key ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.key -out ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.csr -config openssl.cnf

使用openssl.cnf文件的RootCA部分签署中间CSR。

openssl ca -config openssl.cnf -name RootCA -extensions v3_ca -out ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.crt -infiles ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.csr 

生成的文件名为IntermCA.crt，位于RootCA文件夹内。此文件是根CA证书。

将中间证书和密钥移动到您作为中间CA的初始文件的一部分创建的其自己的文件夹中。

cp ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.crt ./RootCA/RootCA.db.certs/IntermCA/IntermCA.key ./IntermCA/

这是创建初始根和中间CA的私钥和证书之后的文件结构。

mariomed@CSCO-W-PF320YP6:/mnt/c/Users/mariomed/radsecfiles$ tree
.
├── IntermCA
│   ├── IntermCA.crt  <------Intermediate CA certficate
│   ├── IntermCA.db.certs
│   ├── IntermCA.db.crl
│   ├── IntermCA.db.crlserial
│   ├── IntermCA.db.index
│   ├── IntermCA.db.rand
│   ├── IntermCA.db.serial
│   ├── IntermCA.db.tmp
│   └── IntermCA.key  <------Intermediate CA private key
├── RootCA
│   ├── RootCA.crt    <------Root CA certficate
│   ├── RootCA.db.certs
│   │   ├── 01.pem
│   │   └── IntermCA
│   │       ├── IntermCA.crt 
│   │       ├── IntermCA.csr
│   │       └── IntermCA.key 
│   ├── RootCA.db.crl
│   ├── RootCA.db.crlserial
│   ├── RootCA.db.index
│   ├── RootCA.db.index.attr
│   ├── RootCA.db.index.old
│   ├── RootCA.db.rand
│   ├── RootCA.db.serial
│   ├── RootCA.db.serial.old
│   ├── RootCA.db.tmp
│   └── RootCA.key    <------Root CA private key
└── openssl.cnf

创建设备证书

创建Cisco IOS XE设备证书

创建新文件夹以存储Cisco IOS XE设备证书。

mkdir ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice

创建设备私钥IOSdevice.key和设备CSR IOSdevice.csr。使用device_req_ext部分将上述部分下的SAN添加到CSR。

openssl req -newkey rsa:4096 -sha256 -keyout ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.key -nodes -config openssl.cnf -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.csr -reqexts device_req_ext

修改opnessl.cnf file [IOS_alt_names]部分，以便在CSR上提供的公用名称与SAN匹配。

#Define here SANS/IPs needed for IOS-XE certificates
[IOS_alt_names]
DNS.1   = IOSXE.example.com
DNS.2   = IOSXE2.example.com

使用中间CA IntermCA部分签署IOS XE设备CSR。使-config用指向openSSL配置文件和-extensions指向IOS_cert部分。这会将SAN保留在签名证书上。

openssl ca -config openssl.cnf -extensions IOS_cert -name IntermCA -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.crt -infiles ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.csr

执行此步骤后，您为名为IOSdevice.crt的IOS XE设备创建了具有匹配私钥IOSdevice.key的有效证书。

可选 — 创建终端证书

此时，您已部署本地CA并为IOS XE设备颁发了一个证书。您还可以使用此CA生成终端身份证书。这些证书也有效，例如，在9800无线局域网控制器上执行本地EAP身份验证，甚至使用RADIUS服务器执行dot1x身份验证。此部分帮助您生成终端证书。

创建用于存储终端证书的文件夹。

mkdir ./IntermCA/IntermCA.db.certs/Endpoint

修改openSSL.cnf file [ endpoint_alt_names ]部分，以便在CSR上提供的公用名称与SAN匹配。

#Define here SANS/IPs needed for  Endpoint certificates
[endpoint_alt_names]
DNS.1   = Endpoint.example.com
DNS.2   = Endpoint2.example.com

使用用于SAN的endpoint_req_ext部分创建终端私钥和WLC CSR。

openssl req -newkey rsa:2048 -keyout ./IntermCA/IntermCA.db.certs/Endpoint/Endpoint.key -nodes -config openssl.cnf -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/Endpoint/Endpoint.csr -reqexts endpoint_req_ext

签署终端设备证书。

openssl ca -config openssl.cnf -extensions Endpoint -name IntermCA -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/Endpoint/Endpoint.crt -infiles ./IntermCA/IntermCA.db.certs/Endpoint/Endpoint.csr

将证书导入到Cisco IOS XE设备

创建一个包含根CA和中间CA的文件，并将其保存到./IntermCA/IntermCA.db.certs/WLC/folder，名称为certfile.crt，这是导入到Cisco IOS XE设备所必需的。

cat ./RootCA/RootCA.crt ./IntermCA/IntermCA.crt > ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/certfile.crt

9800系列WLC使用不同的命令创建用于证书导入的pfx文件。要创建pfx文件，请根据Cisco IOS XE版本运行以下命令之一。

有关证书导入过程的详细信息，请参阅在Catalyst 9800 WLC上生成和下载CSR证书

对于早于17.12.1的版本：

openssl pkcs12 -export -macalg sha1 -legacy -descert -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.pfx -inkey ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.key -in ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.crt -certfile ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/certfile.crt

对于版本17.12.1或更高版本：

openssl pkcs12 -export -out ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.pfx -inkey ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.key -in ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/IOSdevice.crt -certfile ./IntermCA/IntermCA.db.certs/IOSdevice/certfile.crt

将IOSdevice.pfx证书导入到Cisco IOS XE设备：

WLC# configure terminal
WLC(config)#crypto pki import  pkcs12 [tftp:/// | ftp:/// | http:/// | bootflash:] password 

注意：确保需要验证设备证书的设备信任为本指南创建的CA证书。例如，如果设备证书用于Cisco IOS XE设备上的Web管理目的，则任何访问管理员门户的计算机或浏览器都需要在其信任存储上具有CA证书。

禁用证书的吊销检查，因为Cisco IOS XE设备可以从已部署的CA检查没有联机证书吊销列表。
您必须在作为验证路径一部分的所有信任点上禁用此功能。根CA信任点与中间/设备信任点同名，在末尾附加字符串-rrr1。

9800#configure terminal

9800(config)#crypto pki trustpoint IOSdevice.pfx
9800(config)#revocation-check none
9800(config)#exit

9800(config)#crypto pki trustpoint IOSdevice.pfx-rrr1
9800(config)#revocation-check none
9800(config)#exit

验证

验证OpenSSL上的证书信息

要验证已创建证书的证书信息，请在Linux终端上运行命令：

openssl x509 -in  -text -noout

显示完整的证书信息。

OpenSSL显示的Cisco IOS XE设备证书信息

验证Cisco IOS XE设备上的证书信息。

命令show crypto pki certificates verbose打印设备上所有可用证书的证书信息。

9800#show crypto pki certificates verbose
CA Certificate <------Type of certificate
  Status: Available
  Version: 3
  Certificate Serial Number (hex): 2A352E27C69021ECE1AA61751CA1F233E0636FB1
  Certificate Usage: General Purpose
  Issuer: <-------------DN for issuer
    cn=RootCA
    ou=Cisco Wireless
    o=Cisco lab
    l=CDMX
    st=CDMX
    c=MX
  Subject: <--------------DN for subject
    cn=RootCA
    ou=Cisco Wireless
    o=Cisco lab
    l=CDMX
    st=CDMX
    c=MX
  Validity Date:  <--------Validity date
    start date: 14:54:02 Central Jul 22 2024
    end   date: 14:54:02 Central Jul 20 2034
  Subject Key Info:
    Public Key Algorithm: rsaEncryption
    RSA Public Key: (2048 bit)  <--------------Key size
  Signature Algorithm: SHA256 with RSA Encryption
  Fingerprint MD5: 432021B5 B4BE15F5 A537385C 4FAB9A94 
  Fingerprint SHA1: 86D18427 BE619A2A 6C20C314 9EDAAEB2 6B4DFE87 
  X509v3 extensions:
    X509v3 Subject Key ID: 57DEEBD8 3214CA05 176F0CD6 6C842EBC 9ABFF7D8 
    X509v3 Basic Constraints:
        CA: TRUE
    X509v3 Subject Alternative Name:
        RootCA  <------------SANs
        IP Address :  
        OtherNames :  
    X509v3 Authority Key ID: 57DEEBD8 3214CA05 176F0CD6 6C842EBC 9ABFF7D8 
    Authority Info Access:
  Cert install time: 16:42:09 Central Jul 22 2024 
  Associated Trustpoints: WLC.pfx-rrr1  <----------Associated trustpoint
  Storage: nvram:RootCA#6FB1CA.cer

故障排除

已进行撤销检查

当证书导入到Cisco IOS XE时，新创建的信任点已启用撤销检查。如果向需要使用导入的证书信任点进行验证的设备提供证书，则设备会搜索不存在的证书撤销列表，并且会失败。消息打印在终端上。

Jul 17 21:50:39.068: %PKI-3-CRL_FETCH_FAIL: CRL fetch for trustpoint WLC1.pfx failed
                      Reason : Enrollment URL not configured.

确保证书验证路径中的每个信任点都包含命令revocation-check none。

相关信息

• 在Catalyst 9800 WLC上生成和下载CSR证书
• 使用IOS XE PKI配置CA签名证书
• 安全和VPN配置指南，Cisco IOS XE 17.x
• 了解证书信息以创建9800 WLC的链