如何使用 phpseclib 验证证书是否由 public CA 签名？

Question

我需要确保 SMTP 服务器证书是由 public 证书颁发机构签署的。我想使用 phpseclib 或其他一些受信任的库。我相信我可以使用从 Firefox 中提取的 the root certificates。

有一些 home-brew approaches here 可以检查证书日期和其他元数据，但看起来不会像这样进行任何签名检查（除了确保 OpenSSL 会这样做）。无论如何，我想使用一个库——我想写尽可能少的证书处理代码，因为我不是密码学家。

也就是说，上面 link 的答案仍然非常有用，因为它帮助我获得了一些代码来从 TLS 对话中获取证书：

$url = "tcp://{$domain}:{$port}";
$connection_context_option = [
    'ssl' => [
        'capture_peer_cert' => true,
        'verify_peer' => false,
        'verify_peer_name' => false,
        'allow_self_signed' => true,
    ]
];
$connection_context = stream_context_create($connection_context_option);
$connection_client = stream_socket_client($url, $errno, $errstr, 30, STREAM_CLIENT_CONNECT, $connection_context);
stream_set_timeout($connection_client, 2);
fread($connection_client, 10240);
fwrite($connection_client,"HELO alice\r\n");
fread($connection_client, 10240);
fwrite($connection_client, "STARTTLS\r\n");
fread($connection_client, 10240);
$ok = stream_socket_enable_crypto($connection_client, TRUE, STREAM_CRYPTO_METHOD_SSLv23_CLIENT);
if ($ok === false)
{
    return false;
}
$connection_info = stream_context_get_params($connection_client);

openssl_x509_export($info["options"]["ssl"]["peer_certificate"], $pem_encoded);

（请注意，我在这里特意关闭了证书验证。这是因为我无法控制这个运行所在的主机，它们的证书可能是旧的或配置错误的。因此，我希望不管我正在使用的连接验证如何获取证书，然后使用我将提供的 cacert.pem 自己验证它。）

那会给我这样的证书。这是用于 Microsoft 的 Live.com 电子邮件服务器 smtp.live.com:587:

好的，很好。所以我想针对任何 public CA 验证这一点。我相信这是一个有效的证书，链已使用 this checking service:

正确验证

以下是我在 phpseclib 中验证 sig 的方法：

$x509 = new \phpseclib\File\X509();

// From the Mozilla bundle (getPublicCaCerts splits them with a regex)
$splitCerts = getPublicCaCerts(file_get_contents('cacert.pem'));

// Load the certs separately
$caStatus = true;
foreach ($splitCerts as $caCert)
{
    $caStatus = $caStatus && $x509->loadCA($caCert);
}
// $caStatus is now true, so all good here

$certData = $x509->loadX509($pem_encoded); // From the TLS server
$valid = $x509->validateSignature();
// $valid is now false

这个returns false，这不是我所期望的。我想知道我输入的格式是否正确？ CA 的加载和被测证书似乎 return 很好的价值。不幸的是，phpseclib 文档对示例的介绍有点少，而且我在网络上的其他地方也找不到太多内容。

旁白：我有一个模糊的怀疑 this library 可以帮助我，假设它具有验证证书的功能。但是，我认为它正在尝试为我的情况做很多事情 - 我希望我的软件运行在共享主机上，自动下载感觉就像另一个可能会失败的移动部件。我宁愿部署我自己的包，提供 public CA 信息作为（大）参数，并运行验证测试就地。 phpseclib 可能是完美的，只要我能弄清楚输入格式！

可能原因：phpseclib 找不到匹配的证书进行测试

我已将问题缩小到 phpseclib 验证器中的 search loop。在 L2156 上，我们有这样的代码：

case !defined('FILE_X509_IGNORE_TYPE') && $this->currentCert['tbsCertificate']['issuer'] === $ca['tbsCertificate']['subject']:

这个常量确实是未定义的，所以真正的测试是一个 CA 是否可以匹配正确的证书细节。该证书具有此元数据：

id-at-countryName = US
id-at-organizationName = DigiCert Inc
id-at-organizationalUnitName = www.digicert.com
id-at-commonName = DigiCert SHA2 High Assurance Server CA

对于所有本应匹配的当前证书，我在最新的证书包中只有这些值（即，如果不是因为未找到通用名称 DigiCert SHA2 High Assurance Server CA，则以下所有值都会匹配):

id-at-commonName = DigiCert Assured ID Root CA

id-at-commonName = DigiCert High Assurance EV Root CA

id-at-commonName = DigiCert Assured ID Root G2

id-at-commonName = DigiCert Assured ID Root G3

id-at-commonName = DigiCert Global Root G2

id-at-commonName = DigiCert Global Root G3

id-at-commonName = DigiCert Trusted Root G4

因此，系统甚至无法进行数字签名检查，因为它找不到与该证书对应的 CA。我错过了什么？这个简单的任务应该比这容易很多！

可能的原因：Mozilla 包只是网络服务器证书

我推测邮件服务器证书不在 Mozilla 捆绑包中，因为 Web 浏览器不需要它们。我假设我的 GNU/Linux Mint 安装上的证书是最新的并且适用于此目的，因为操作系统应该能够验证邮件服务器中使用的证书。

因此我尝试了这段代码，它将所有系统证书加载到 phpseclib 中：

$certLocations = openssl_get_cert_locations();
$dir = $certLocations['default_cert_dir'];
$glob = $dir . '/*';
echo "Finding certs: " . $dir . "\n";

$x509 = new \phpseclib\File\X509();

foreach (glob($glob) as $certPath)
{
    // Change this so it is recursive?
    if (is_file($certPath))
    {
        $ok = $x509->loadCA(file_get_contents($certPath));
        if (!$ok)
        {
            echo sprintf("CA cert `%s` is invalid\n", $certPath);
        }
    }
}

// The 'getCertToTest' func just gets the live.com cert as a string
$data = $x509->loadX509(getCertToTest());
if (!$data)
{
    echo "Cert is invalid\n";
    exit();
}

$valid = $x509->validateSignature();
echo sprintf("Validation: %s\n", $valid ? 'Yes' : 'No');

不幸的是，这也失败了。

使用 openssl 确认我的系统证书正常

我已经在我的系统上发出了这个命令，并且远程 TLS 证书被验证为 OK。我不太了解 phpseclib 代码，但它看起来不像是在进行任何链接，这显然是必要的。

openssl s_client -connect smtp.live.com:25 -starttls smtp
CONNECTED(00000003)
depth=2 C = US, O = DigiCert Inc, OU = www.digicert.com, CN = DigiCert Global Root CA
verify return:1
depth=1 C = US, O = DigiCert Inc, CN = DigiCert Cloud Services CA-1
verify return:1
depth=0 C = US, ST = Washington, L = Redmond, O = Microsoft Corporation, CN = outlook.com
verify return:1
---
Certificate chain
 0 s:/C=US/ST=Washington/L=Redmond/O=Microsoft Corporation/CN=outlook.com
   i:/C=US/O=DigiCert Inc/CN=DigiCert Cloud Services CA-1
 1 s:/C=US/O=DigiCert Inc/CN=DigiCert Cloud Services CA-1
   i:/C=US/O=DigiCert Inc/OU=www.digicert.com/CN=DigiCert Global Root CA
---
Server certificate
-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIG/jCCBeagAwIBAgIQDs2Q7J6KkeHe1d6ecU8P9DANBgkqhkiG9w0BAQsFADBL
MQswCQYDVQQGEwJVUzEVMBMGA1UEChMMRGlnaUNlcnQgSW5jMSUwIwYDVQQDExxE
aWdpQ2VydCBDbG91ZCBTZXJ2aWNlcyBDQS0xMB4XDTE3MDkxMzAwMDAwMFoXDTE4
MDkxMzEyMDAwMFowajELMAkGA1UEBhMCVVMxEzARBgNVBAgTCldhc2hpbmd0b24x
EDAOBgNVBAcTB1JlZG1vbmQxHjAcBgNVBAoTFU1pY3Jvc29mdCBDb3Jwb3JhdGlv
(snipped, see other code block)
nGhseM2tJfwa2HMwUpuuo5029u4Dd40qvD0cMz33cOvBLRGkTPbXCFw24ZBdQrkt
SC5TAWzHFyT2tLC17LeSb7d0g+fuj41L6y4a9och8cPiv9IAP4sftzYupO99h4qg
7UXP7o3AOOGqrPS3INhO4068Z63indstanIHYM0IUHa3A2xrcz7ZbEuw1HiGH/Ba
HMz/gTSd2c0BXNiPeM7gdOK3
-----END CERTIFICATE-----
subject=/C=US/ST=Washington/L=Redmond/O=Microsoft Corporation/CN=outlook.com
issuer=/C=US/O=DigiCert Inc/CN=DigiCert Cloud Services CA-1
---
No client certificate CA names sent
Client Certificate Types: RSA sign, DSA sign, ECDSA sign
Requested Signature Algorithms: RSA+SHA256:RSA+SHA384:RSA+SHA1:ECDSA+SHA256:ECDSA+SHA384:ECDSA+SHA1:DSA+SHA1:RSA+SHA512:ECDSA+SHA512
Shared Requested Signature Algorithms: RSA+SHA256:RSA+SHA384:RSA+SHA1:ECDSA+SHA256:ECDSA+SHA384:ECDSA+SHA1:DSA+SHA1:RSA+SHA512:ECDSA+SHA512
Peer signing digest: SHA1
Server Temp Key: ECDH, P-256, 256 bits
---
SSL handshake has read 3831 bytes and written 478 bytes
---
New, TLSv1/SSLv3, Cipher is ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
Server public key is 2048 bit
Secure Renegotiation IS supported
Compression: NONE
Expansion: NONE
No ALPN negotiated
SSL-Session:
    Protocol  : TLSv1.2
    Cipher    : ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
    Session-ID: C11A0000050CD144CB5C49DD873D2C911F7CDDECFE18001F70FE0427C88B52F7
    Session-ID-ctx: 
    Master-Key: 5F4EC0B1198CF0A16D19F758E6A0961ED227FCEBD7EF96D4D6A7470E3F9B0453A2A06AC0C1691C31A1CA4B73209B38DE
    Key-Arg   : None
    PSK identity: None
    PSK identity hint: None
    SRP username: None
    Start Time: 1519322480
    Timeout   : 300 (sec)
    Verify return code: 0 (ok)
---
250 SMTPUTF8

我可能会放弃 phpseclib 以支持二进制命令，但我会依赖 system/exec 等，它们可能不可用。尽管如此，有时工作总比不工作好！

总结

尽管做了大量工作，但我还是走到了尽头。我会在这里总结一下我想做的事情。

我想使用 PHP 根据已知的 public CA 验证邮件服务器 SSL 证书。我不知道 Mozilla 证书是否适合用于此目的，或者我是否需要从其他地方获取它们。我发现我的 Linux Mint 开发机器有证书可以验证上面的示例邮件服务器。

这里的简单策略是使用 PHP 5.6+ 并确保在流上下文中启用所有验证选项（尽管理想情况下，我希望也支持 5.5）。但是，我想自己做证明，要么使用 openssl_ 函数，要么使用诸如 phpseclib 之类的库，这样我就可以看到为什么给定的证书有效（或无效）。 openssl 二进制文件执行此操作（如上所示）并且它可能使用与 PHP 的 openssl 调用非常相似的东西来执行此操作，但我不知道它是如何执行的。例如，openssl 二进制文件是否使用证书链信息来执行此操作？

另一种方法是从有效的 SSL 会话中读取一些信息，但我在手册中也找不到任何相关信息。

Answer 1

我是这样验证的：

<?php
include('File/X509.php');

$certs = file_get_contents('cacert.pem');
$certs = preg_split('#==(?:=)+#', $certs);
foreach ($certs as &$cert) {
   $cert = trim(preg_replace('#-----END CERTIFICATE-----.+#s', '-----END CERTIFICATE-----', $cert));
}
unset($cert);
array_shift($certs);

$x509 = new File_X509();

foreach ($certs as $i => $cert) {
   $x509->loadCA($cert);
}

$test = file_get_contents('test.cer');

$x509->loadX509($test);
$opts = $x509->getExtension('id-pe-authorityInfoAccess');
foreach ($opts as $opt) {
    if ($opt['accessMethod'] == 'id-ad-caIssuers') {
        $url = $opt['accessLocation']['uniformResourceIdentifier'];
        break;
    }
}

$ch = curl_init($url);
curl_setopt($ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER, 1);
$intermediate = curl_exec($ch);

$x509->loadX509($intermediate);

if (!$x509->validateSignature()) {
    exit('validation failed');
}

$x509->loadCA($intermediate);

$x509->loadX509($test);

echo $x509->validateSignature() ?
    'good' :
    'bad';

注意 $test = file_get_contents('test.cer'); 位。那是我加载你的证书的地方。如果我注释掉 $x509->loadCA($intermediate); 则证书未通过验证。如果我把它留在里面它确实有效。

编辑：

该分支会自动执行此操作：

https://github.com/terrafrost/phpseclib/tree/authority-info-access-1.0

仍然需要添加单元测试，但它也不在 2.0 或 master 分支中。这个周末我会努力做这件事。

使用示例：

<?php

include('File/X509.php');

$certs = file_get_contents('cacert.pem');
$certs = preg_split('#==(?:=)+#', $certs);
foreach ($certs as &$cert) {
   $cert = trim(preg_replace('#-----END CERTIFICATE-----.+#s', '-----END CERTIFICATE-----', $cert));
}
unset($cert);
array_shift($certs);

$x509 = new File_X509();

foreach ($certs as $i => $cert) {
   $x509->loadCA($cert);
}

$test = file_get_contents('test.cer');

$x509->loadX509($test);
//$x509->setRecurLimit(0);

echo $x509->validateSignature() ?
    'good' :
    'bad';

Answer 2

证书由中间人签署，在本例中为 DigiCert SHA2 Secure Server CA。根证书列表中不存在中间证书。无论您使用的是什么库，我相信您都必须为验证过程明确提供有效的中间证书。

这是一个使用 sop/x509 库的示例。

// certificate from smtp.live.com
$cert = Certificate::fromPEM(PEM::fromString($certdata));
// list of trust anchors from https://curl.haxx.se/ca/cacert.pem
$trusted = CertificateBundle::fromPEMBundle(PEMBundle::fromFile('cacert.pem'));
// intermediate certificate from
// https://www.digicert.com/CACerts/DigiCertSHA2SecureServerCA.crt
$intermediates = new CertificateBundle(
    Certificate::fromDER(file_get_contents('DigiCertSHA2SecureServerCA.crt')));
// build certification path
$path_builder = new CertificationPathBuilder($trusted);
$certification_path = $path_builder->shortestPathToTarget($cert, $intermediates);
// validate certification path
$result = $certification_path->validate(PathValidationConfig::defaultConfig());
// failure would throw an exception
echo "Validation successful\n";

这会根据 RFC 5280 进行签名验证和一些基本检查。它不验证 CN 或 SAN 是否与目标域匹配。

免责声明！我是上述库的作者。它不是 battle-proven，因此恐怕它不会属于您的“其他一些受信任的图书馆”类别。不过，请随意尝试它:)。

Answer 3

事实证明我可以从远程服务器获取整个证书链 - 我不得不经历各种错误的线索和狡猾的假设才能达到这一点！感谢 Joe 在评论中指出，上下文选项 capture_peer_cert 仅获取证书 cert 而没有任何链证书可以完成 public CA 的验证路径；为此，需要 capture_peer_cert_chain.

这里有一些代码可以做到这一点：

$url = "tcp://{$domain}:{$port}";
$connection_context_option = [
    'ssl' => [
        'capture_peer_cert_chain' => true,
        'verify_peer' => false,
        'verify_peer_name' => false,
        'allow_self_signed' => true,
    ]
];
$connection_context = stream_context_create($connection_context_option);
$connection_client = stream_socket_client($url, $errno, $errstr, 30, STREAM_CLIENT_CONNECT, $connection_context);
// timeout fread after 2s
stream_set_timeout($connection_client, 2);
fread($connection_client, 10240);
fwrite($connection_client,"HELO alice\r\n");
// let the server introduce it self before sending command
fread($connection_client, 10240);
// send STARTTLS command
fwrite($connection_client, "STARTTLS\r\n");
// wait for server to say its ready, before switching
fread($connection_client, 10240);
// Switching to SSL/TLS
$ok = stream_socket_enable_crypto($connection_client, TRUE, STREAM_CRYPTO_METHOD_SSLv23_CLIENT);
if ($ok === false)
{
    return false;
}

$chainInfo = stream_context_get_params($connection_client);

然后我们可以使用 OpenSSL 提取所有证书：

if (isset($chainInfo["options"]["ssl"]["peer_certificate_chain"]) && is_array($chainInfo["options"]["ssl"]["peer_certificate_chain"]))
{
    $verboseChainCerts = [];
    foreach ($chainInfo["options"]["ssl"]["peer_certificate_chain"] as $ord => $intermediate)
    {
        $chainCertOk = openssl_x509_export($intermediate, $verboseChainCerts[$ord]);
        if (!$chainCertOk)
        {
            $verboseChainCerts[$ord] = 'Cannot read chain info';
        }
    }

    $chainValid = checkChainAutomatically($x509Chain, $verboseChainCerts);
}

最后，检查功能来了。根据问题，您应该假设已经加载了一组好的 public 证书：

function checkChainAutomatically(X509 $x509, array $encodedCerts)
{
    // Set this to true as long as the loop will run
    $verified = (bool) $encodedCerts;

    // The certs should be tested in reverse order
    foreach (array_reverse($encodedCerts) as $certText)
    {
        $cert = $x509->loadX509($certText);
        $ok = $x509->validateSignature();
        if ($ok)
        {
            $x509->loadCA($cert);
        }
        $verified = $verified && $ok;
    }

    return $verified;
}

我尝试按正向顺序验证它们，但第一个失败了。于是我把顺序倒过来，都成功了。我不知道证书是否按链顺序提供，所以一个非常可靠的方法是使用两个嵌套循环循环，将任何有效证书添加为 CA，然后继续外循环。可以这样做，直到确认列表中的所有证书都具有经过验证的签名。

如何使用 phpseclib 验证证书是否由 public CA 签名？

How to use phpseclib to verify that a certificate is signed by a public CA?

php

ssl

ssl-certificate

phpseclib

可能原因：phpseclib 找不到匹配的证书进行测试

可能的原因：Mozilla 包只是网络服务器证书

使用 openssl 确认我的系统证书正常

总结