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以创建与Cisco IOS® XE设备兼容的通用证书的方法。

先决条件

要求

Cisco 建议您了解以下主题：

• 如何使用OpenSSL应用.
• 公共密钥基础设施(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应用程序（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

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。签名证书后，它们将导入到Cisco IOS XE设备。

准备OpenSSL配置文件

在安装了OpenSSL的计算机上从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

在当前目录下创建一个名为RootCA的文件夹。在其中，再创建名为RootCA.db.tmp、RootCA.db.certs和RootCA.db.crl的3个文件夹。

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，在此案例中选定的值为01。

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个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 

在当前目录下创建一个名为IntermCA的文件夹。在其中，再创建名为IntermCA.db.tmp、IntermCA.db.certs和IntermCA.db.crl的3个文件夹。

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，在此案例中选定的值为01。

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个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个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Root和中间CA文件后的文件结构。

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

运行此命令可为根CA创建私钥。

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

在openSSL上使用req命令创建根CA自签名证书。-x509标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-days参数和主题备用名称。perminal会提示您提供一个公用名称。确保您输入的公用名称与主题备用名称(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文件夹中。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

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部分为中间CSR签名。

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。

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

这是为初始根和中间CA创建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中。

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文件[IOS_alt_names]部分，以便在CSR上提供的公用名与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。使用-config指向openSSL配置文件，并使用-extensions指向IOS_cert部分。这样，SAN将保留在签名证书上。

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

完成此步骤后，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文件[ endpoint_alt_names ]部分，以便在CSR上提供的公用名与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

根据导入到Cisco IOS XE设备所需的步骤，在同一文件中创建包含根CA和中间CA的文件，并将其保存至名为certfile.crt的./IntermCA/IntermCA.db.certs/WLC/文件夹。

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 
             
            
           
          
         
        
       
      
    

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它。根CA信任点与中间/设备信任点具有相同的名称，并在末尾附加了字符串-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所示的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可以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

已进行吊销检查

当证书导入到Cisco IOS XE时，新创建的信任点启用撤销检查。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。消息会打印在终端上。

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

确保证书的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
• 安全与VPN配置指南，Cisco IOS XE 17.x
• 了解证书信息，为9800 WLC创建链