Linux 环境下使用 OpenSSL 查看、导出与验证 TLS 证书

[标准领域知识] 将 PFX 文件转换为 PEM 文件，并不等于完成证书部署准备。完整的处理过程应包括证书信息检查、私钥导出、证书与私钥匹配、证书链组装、访问名称校验以及 Nginx 配置验证。

[标准领域知识] 证书文件名、文件扩展名及证书的 Common Name（CN）不能单独证明证书适用于某个域名或 IP 地址。访问名称应依据 Subject Alternative Name（SAN）扩展进行核对。

## 一、证书文件与编码格式

[标准领域知识] 常见证书文件及其用途如下。

| 文件或格式 | 说明 |
|---|---|
| PFX / P12 | PKCS#12 容器，通常包含私钥、服务器证书以及 CA 证书，可通过密码保护 |
| PEM | 使用 Base64 编码并带有起止标记的文本格式，可保存证书、私钥或多个证书 |
| DER | 二进制编码格式，常用于保存单张证书 |
| CRT / CER | 常见证书扩展名，实际内容可能采用 PEM 或 DER 编码 |
| KEY | 常见私钥扩展名，实际编码格式及是否加密应以文件内容为准 |

[标准领域知识] Nginx 的 `ssl_certificate` 用于指定 PEM 格式的证书文件，`ssl_certificate_key` 用于指定私钥文件。服务器证书与中间 CA 证书可以按顺序放在同一个 PEM 文件中。

## 二、准备操作环境

[标准领域知识] 以下命令以 Linux、Bash 和 OpenSSL 3.x 为基准。首先检查 OpenSSL 版本：

```bash
openssl version -a
```

[标准领域知识] 在独立目录中处理证书，并限制新建文件的访问权限：

```bash
mkdir -p ~/certificate-work
chmod 700 ~/certificate-work
cd ~/certificate-work

umask 077
set -euo pipefail
```

[标准领域知识] 设置待处理的 PFX 文件路径。路径包含空格或特殊字符时，应使用引号：

```bash
PFX='/path/to/server.pfx'

test -r "$PFX"
```

[标准领域知识] 下文通过交互提示输入 PFX 密码，不将密码写入命令参数。命令中的输入、输出文件应使用不同路径。

## 三、查看 PFX 容器信息

[标准领域知识] 使用以下命令检查 PFX 容器结构及完整性校验信息：

```bash
openssl pkcs12 \
  -in "$PFX" \
  -info \
  -noout
```

[标准领域知识] 该命令主要用于查看容器使用的加密算法、MAC 信息及证书包、私钥包等结构，不替代服务器证书的详细检查。

[标准领域知识] OpenSSL 3.x 处理部分旧版 PFX 文件时，可能因旧加密算法未启用而出现 `unsupported` 错误。确认错误涉及旧算法后，可增加 `-legacy` 参数重新读取：

```bash
openssl pkcs12 \
  -legacy \
  -in "$PFX" \
  -info \
  -noout
```

[标准领域知识] 如果必须使用 `-legacy` 才能读取该文件，后续读取同一 PFX 的导出命令也应增加该参数。

## 四、导出全部证书与私钥

### 4.1 导出全部证书

[标准领域知识] 先导出 PFX 中的全部证书，避免依赖容器中的排列顺序判断服务器证书：

```bash
openssl pkcs12 \
  -in "$PFX" \
  -nokeys \
  -out all-certificates.pem
```

[标准领域知识] `-clcerts` 和 `-cacerts` 可用于按容器属性筛选证书，但筛选结果仍需核对。服务器证书的最终选取应结合证书内容以及证书与私钥的匹配结果。

### 4.2 导出未加密私钥

[标准领域知识] 在 OpenSSL 3.x 中，可使用 `-noenc` 导出未加密私钥：

```bash
openssl pkcs12 \
  -in "$PFX" \
  -nocerts \
  -noenc \
  -out private-key-export.pem
```

[标准领域知识] 将导出结果规范化为独立的 PEM 私钥文件：

```bash
openssl pkey \
  -in private-key-export.pem \
  -out server.key

chmod 600 server.key
```

[标准领域知识] OpenSSL 1.1.1 使用 `-nodes` 实现对应的未加密私钥导出操作：

```bash
openssl pkcs12 \
  -in "$PFX" \
  -nocerts \
  -nodes \
  -out private-key-export.pem
```

[标准领域知识] 上述两种导出方式按 OpenSSL 版本选择一种执行。未加密私钥无需在 Nginx 启动时输入私钥口令，其文件读取权限应限定给实际需要加载私钥的账户。

[标准领域知识] 如果 PFX 中包含多组私钥和证书，应分别处理各组对象，不能直接假定其只包含一套服务器身份材料。

## 五、拆分并查看证书

### 5.1 将证书拆分为独立文件

[标准领域知识] 以下命令从导出结果中提取每个证书块，并分别保存：

```bash
mkdir certs

awk '
/-----BEGIN CERTIFICATE-----/ {
    n++
    file = sprintf("certs/cert-%02d.pem", n)
}
file != "" {
    print > file
}
/-----END CERTIFICATE-----/ {
    close(file)
    file = ""
}
' all-certificates.pem
```

### 5.2 查看证书主题、签发者和有效期

[标准领域知识] 逐一检查拆分后的证书：

```bash
for cert in certs/cert-*.pem; do
    printf '\n文件：%s\n' "$cert"

openssl x509 \
      -in "$cert" \
      -noout \
      -subject \
      -issuer \
      -serial \
      -dates
done
```

[标准领域知识] 主要字段含义如下。

| 字段 | 含义 |
|---|---|
| `subject` | 证书主体 |
| `issuer` | 证书签发者 |
| `serial` | 签发机构分配的证书序列号 |
| `notBefore` | 证书有效期起始时间 |
| `notAfter` | 证书有效期终止时间 |

[标准领域知识] `openssl x509 -dates` 的时间输出通常标注为 GMT，解释时应以输出中的时区标记为准。

### 5.3 查看完整扩展信息

```bash
openssl x509 \
  -in certs/cert-01.pem \
  -noout \
  -text
```

[标准领域知识] 重点检查以下扩展：

| 扩展 | 检查内容 |
|---|---|
| Subject Alternative Name | 证书包含的 DNS 名称和 IP 地址 |
| Basic Constraints | 是否为 CA 证书 |
| Key Usage | 密钥允许的用途 |
| Extended Key Usage | 是否存在用途限制，以及是否允许 TLS 服务器认证 |
| Subject Key Identifier | 当前证书的公钥标识 |
| Authority Key Identifier | 签发者密钥标识 |

[标准领域知识] 主体名称与签发者名称相同，仅能说明证书属于自颁发形式；是否为有效的自签名证书，还需检查签名。

## 六、验证证书与私钥是否匹配

[标准领域知识] 比较证书公钥与私钥所对应公钥的 DER 编码，可同时适用于 RSA、EC 等常见密钥类型，避免仅适用于 RSA 的模数比较方法。

### 6.1 提取私钥对应的公钥

```bash
openssl pkey \
  -in server.key \
  -pubout \
  -outform DER \
  -out private-public.der
```

### 6.2 查找匹配证书

[标准领域知识] 以下脚本逐一提取证书公钥并进行字节比较，要求恰好找到一张匹配证书：

```bash
matched_count=0
matched_cert=''

for cert in certs/cert-*.pem; do
    openssl x509 \
      -in "$cert" \
      -pubkey \
      -noout \
      -out certificate-public.pem

openssl pkey \
      -pubin \
      -in certificate-public.pem \
      -outform DER \
      -out certificate-public.der

if cmp -s private-public.der certificate-public.der; then
        printf '公钥匹配：%s\n' "$cert"
        matched_count=$((matched_count + 1))
        matched_cert="$cert"
    fi
done

if [ "$matched_count" -ne 1 ]; then
    printf '匹配证书数量为 %s，需要进一步核对。\n' \
      "$matched_count" >&2
    exit 1
fi

openssl x509 \
  -in "$matched_cert" \
  -outform PEM \
  -out server.pem
```

[标准领域知识] 公钥匹配说明证书中的公钥与私钥相对应，不证明该证书已满足服务器用途、访问名称、有效期或信任链要求。选出证书后，仍需继续验证这些条件。

### 6.3 检查私钥结构

```bash
openssl pkey \
  -in server.key \
  -check \
  -noout
```

[标准领域知识] 应结合命令退出状态和检查输出判断私钥结构是否有效。

## 七、查看绑定的域名和 IP 地址

[标准领域知识] 查看服务器证书中的 SAN 扩展：

```bash
openssl x509 \
  -in server.pem \
  -noout \
  -ext subjectAltName
```

[事实] 本次处理的证书包含以下 SAN 条目：

```text
DNS:t1.cloud.com
DNS:t2.cloud.cn
IP Address:10.1.1.1
IP Address:10.1.2.1
```

[事实] 该证书的 CN 为 `10.9.77.83`，SAN 中还列出了两个域名及其他四个 IP 地址，因此仅查看 CN 会遗漏访问名称信息。

[标准领域知识] 通过域名访问服务时，应校验对应的 DNS SAN；通过 IP 地址访问时，应校验对应的 IP Address SAN。Nginx 的 `server_name` 配置不会改变证书中的 SAN 内容。

## 八、识别并组装证书链

[标准领域知识] 证书链通常由服务器证书、一个或多个中间 CA 证书以及根 CA 证书构成。Nginx 对外发送的证书文件应将服务器证书置于首位，随后按签发关系依次放置中间 CA 证书。

[标准领域知识] 可使用统一的名称输出格式辅助核对签发关系：

```bash
for cert in certs/cert-*.pem; do
    printf '\n文件：%s\n' "$cert"

openssl x509 \
      -in "$cert" \
      -noout \
      -subject \
      -issuer \
      -nameopt RFC2253 \
      -ext basicConstraints,subjectKeyIdentifier,authorityKeyIdentifier
done
```

[标准领域知识] 识别上级证书时，应综合检查 `issuer` 与 `subject`、CA 属性及密钥标识。名称对应仅用于筛选候选证书，实际签发关系应通过签名和证书链验证确认。

[标准领域知识] 根据检查结果，将对应文件整理为以下名称：

```text
server.pem          服务器证书
intermediate.pem    中间 CA 证书
root-ca.pem         根 CA 证书
```

[标准领域知识] 对于只有一级中间 CA 的情况，组装 Nginx 使用的证书链：

```bash
cat server.pem intermediate.pem > fullchain.pem
```

[标准领域知识] 对于存在多级中间 CA 的情况，应从直接签发服务器证书的中间 CA 开始，逐级向上排列：

```bash
cat \
  server.pem \
  intermediate-issuing.pem \
  intermediate-upper.pem \
  > fullchain.pem
```

[标准领域知识] 根 CA 证书通常不需要放入 Nginx 对外发送的证书链。客户端是否信任该根 CA，由客户端的信任配置决定；服务器发送根 CA 不会自动建立信任。

## 九、验证证书链、用途和访问名称

### 9.1 验证证书链及服务器用途

[标准领域知识] 对于一级中间 CA，可执行：

```bash
openssl verify \
  -CAfile root-ca.pem \
  -untrusted intermediate.pem \
  -purpose sslserver \
  server.pem
```

[标准领域知识] 验证通过时，输出形式如下：

```text
server.pem: OK
```

[标准领域知识] `-CAfile` 指定本次验证信任的 CA 证书，`-untrusted` 提供用于构建证书链的中间证书，`-purpose sslserver` 检查证书链是否适用于 TLS 服务器用途。

[标准领域知识] 多级中间 CA 应先合并为中间证书集合，再通过 `-untrusted` 指定：

```bash
cat \
  intermediate-issuing.pem \
  intermediate-upper.pem \
  > intermediates.pem

openssl verify \
  -CAfile root-ca.pem \
  -untrusted intermediates.pem \
  -purpose sslserver \
  server.pem
```

### 9.2 验证域名

[标准领域知识] 对本次证书中的域名，可执行：

```bash
openssl verify \
  -CAfile root-ca.pem \
  -untrusted intermediate.pem \
  -purpose sslserver \
  -verify_hostname t1.cloud.com \
  server.pem
```

### 9.3 验证 IP 地址

```bash
openssl verify \
  -CAfile root-ca.pem \
  -untrusted intermediate.pem \
  -purpose sslserver \
  -verify_ip 10.9.77.83 \
  server.pem
```

[标准领域知识] 指定根 CA 后验证通过，表明证书在该信任配置和本次检查条件下通过验证，不代表所有浏览器或客户端均已信任该根 CA。

[标准领域知识] 上述命令默认不执行完整的吊销状态检查。需要检查 CRL 或 OCSP 时，应另行配置相应的吊销验证流程。

## 十、检查有效期与证书指纹

### 10.1 查看有效期

```bash
openssl x509 \
  -in server.pem \
  -noout \
  -dates
```

[计算得出] 本次证书的有效期换算为北京时间如下：

```text
生效时间：2026-10-19 18:37:05
失效时间：2029-10-18 18:37:05
```

### 10.2 检查未来 30 天内是否到期

```bash
if openssl x509 \
    -in server.pem \
    -noout \
    -checkend 2592000; then
    printf '证书在未来 30 天内不会到期。\n'
else
    printf '证书将在未来 30 天内到期，或证书读取失败。\n' >&2
fi
```

[计算得出] `2592000` 秒等于 30 天。

[标准领域知识] `-checkend` 主要检查证书到期时间，不能替代完整的证书链、用途和名称验证。

### 10.3 查看 SHA-256 指纹

```bash
openssl x509 \
  -in server.pem \
  -noout \
  -fingerprint \
  -sha256
```

[标准领域知识] 证书指纹可用于核对不同位置的证书是否为同一张证书，不证明私钥匹配、证书受信任或服务端已正确加载。

## 十一、配置并验证 Nginx

### 11.1 安装证书文件

[标准领域知识] 以下示例适用于由 root 启动并读取私钥的常见 Nginx 部署方式：

```bash
sudo install -d -m 700 /etc/nginx/ssl

sudo install -m 644 \
  fullchain.pem \
  /etc/nginx/ssl/fullchain.pem

sudo install -m 600 \
  server.key \
  /etc/nginx/ssl/server.key
```

[标准领域知识] 如果 Nginx 以非 root 账户运行，应根据实际运行账户配置证书目录和私钥的属主、属组及读取权限。

### 11.2 配置 HTTPS 服务

```nginx
server {
    listen 443 ssl;

server_name t1.cloud.com;

ssl_certificate     /etc/nginx/ssl/fullchain.pem;
    ssl_certificate_key /etc/nginx/ssl/server.key;

ssl_protocols TLSv1.2 TLSv1.3;

location / {
        root /usr/share/nginx/html;
        index index.html;
    }
}
```

[标准领域知识] 示例中的域名、站点目录及协议配置应与实际服务环境一致。

### 11.3 检查配置并重新加载

```bash
sudo nginx -t
```

[标准领域知识] 配置检查通过后，再重新加载服务：

```bash
sudo systemctl reload nginx
```

[标准领域知识] `nginx -t` 用于检查配置语法并尝试打开配置引用的文件，不等同于客户端已经成功完成 TLS 握手。

## 十二、验证服务端实际提供的证书

### 12.1 使用 OpenSSL 验证在线服务

[标准领域知识] 将连接地址、SNI 名称和校验名称分别指定，可验证目标服务器在指定域名下实际提供的证书：

```bash
openssl s_client \
  -connect 10.1.2.1:443 \
  -servername t1.cloud.com \
  -verify_hostname t1.cloud.com \
  -verify_return_error \
  -CAfile root-ca.pem \
  -showcerts \
  </dev/null
```

[标准领域知识] 参数含义如下。

| 参数 | 用途 |
|---|---|
| `-connect` | 指定实际连接的 IP 地址和端口 |
| `-servername` | 发送 SNI，供服务器选择对应站点和证书 |
| `-verify_hostname` | 校验证书是否适用于指定域名 |
| `-verify_return_error` | 将证书验证错误作为握手失败处理 |
| `-CAfile` | 指定验证时使用的信任 CA |
| `-showcerts` | 显示服务端实际发送的证书列表 |

[标准领域知识] 仅使用 `-showcerts` 或观察到握手建立，不能证明证书名称及信任链验证通过。应同时检查命令退出状态及验证结果。

### 12.2 使用 curl 验证 HTTPS 请求

[标准领域知识] 尚未配置 DNS 解析时，可通过 `--resolve` 指定目标 IP，同时保留 URL 域名用于 SNI 和证书名称校验：

```bash
curl \
  --cacert root-ca.pem \
  --resolve t1.cloud.com:443:10.1.2.1 \
  -I \
  https://t1.cloud.com/
```

[标准领域知识] 验证证书时不应增加 `-k` 或 `--insecure`，因为这些参数会跳过服务端证书校验。

[标准领域知识] HTTP 响应状态与 TLS 验证属于不同检查层次。例如，收到 `401`、`403` 或 `405` 响应时，应分别检查应用认证、访问控制或请求方法，不能直接将其判定为证书验证失败。

## 十三、检查结果的判定边界

[标准领域知识] 不同检查操作能够证明的内容如下。

| 检查操作 | 能够确认的内容 |
|---|---|
| `openssl x509 -text` | 证书字段及扩展内容 |
| `openssl pkey -check` | 私钥结构检查结果 |
| 证书公钥与私钥公钥比较 | 证书与私钥是否匹配 |
| `openssl verify` | 指定信任配置下的证书链验证结果 |
| `-verify_hostname` / `-verify_ip` | 指定访问名称是否匹配 |
| `nginx -t` | Nginx 配置检查结果 |
| `openssl s_client` 配合验证参数 | 目标服务实际握手及证书验证结果 |
| `curl --cacert` | HTTPS 请求过程中的证书验证及 HTTP 响应结果 |

[标准领域知识] 证书处理完成后，应保留服务器证书、私钥、所需中间证书及验证记录，并按管理要求清理额外的私钥副本。正式验收应以实际服务地址、实际访问名称及目标客户端的信任配置为依据。