如何使用phpseclib验证证书是否由公共CA签名？

Question

我需要确保SMTP服务器证书由公共证书颁发机构签名。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来检查证书日期和其他元数据，但它看起来不像任何签名检查本身（除了确保OpenSSL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，因为我不是一个密码学家。

也就是说，上面链接的答案仍然非常有用，因为它帮助我获取了一些代码来从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，我已经故意关闭了证书验证。这是因为我无法控制运行的主机，它们的证书可能已经过旧或配置错误。因此，无论连接验证如何，我都希望获取证书我正在使用，然后使用我将提供的cacert.pem自行验证。）

那将给我这样的证书。这个是用于smtp.live.com:587的Microsoft Live.com电子邮件服务器：

太好了。所以我想针对任何公共CA验证这一点。我相信这是一个有效的证书，并使用this checking service正确验证链：

以下是我试图验证phpseclib中的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

这会返回false，这不是我所期望的。我想知道我的输入格式是否正确？ CA的加载和被测试的证书似乎返回了良好的值。不幸的是，phpseclib文档对示例有点轻松，我在网上的其他地方找不到太多内容。

旁白：我怀疑this library可以帮助我，假设它具有验证证书的功能。但是，我认为它试图为我的情况做很多事情 - 我希望我的软件在共享主机上运行，而自动下载感觉就像另一个可能失败的移动部分。我宁愿部署自己的包，提供公共CA信息作为（大）参数，并在原地运行验证测试。 phpseclib可能是完美的，只要我能弄清楚输入格式！

可能的原因：phpseclib无法找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，我们有这个代码：

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

该常量确实未定义，因此测试的确是CA是否可以匹配正确的证书细节。证书有这个元数据：

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

对于所有当前匹配的证书，我在最新的证书捆绑中只有这些值（即如果没有找到常用名称DigiCert SHA2 High Assurance Server CA，则以下所有值都匹配）：

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，系统甚至不能作为数字签名检查，因为它找不到与该证书相对应的CA.我错过了什么？这个简单的任务应该比这容易得多！

可能的原因：Mozilla捆绑包仅是Web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。我会假设我的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

我在我的系统上发出了此命令，并且验证了远程TLS证书。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

我可能会删除phpseclib以支持二进制命令，但我会依赖于system / exec等，这些可能无法使用。尽管如此，有时工作总比不工作更好！

摘要

尽管做了大量工作，但我已经走到了尽头。我将在这里总结一下我想要做什么。

我想使用PHP来验证针对已知公共CA的邮件服务器SSL证书。我不知道Mozilla证书是否适合用于此，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。

这里的琐碎策略是使用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，我也希望支持5.5）。但是，我想自己做证明，使用openssl_函数或像phpseclib这样的库，所以我可以看到为什么给定的证书是有效的（或不是）。 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调用非常类似的东西，但我不知道它是如何做到的。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，但我也无法在手册中找到任何信息。

Answer 1

证书由中间人签名，在这种情况下是DigiCert SHA2安全服务器CA.中间证书不存在于根证书列表中。无论您使用哪种库，我相信您必须为验证过程明确提供有效的中间证书。

这是使用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";

这会对每个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！我是这个图书馆的作者。它不是经过战斗验证的，因此我担心它不会落入你的“其他可信库”类别。随便试试吧:)。

Answer 2

我能够得到它来验证：

<?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$test = file_get_contents('test.cer');位。这就是我加载证书的地方。如果我评论出$x509->loadCA($intermediate);证书没有验证。如果我把它留在它确实。

编辑：

该分支自动执行此操作：

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

仍然需要添加单元测试，但它不在2.0或主分支中。我本周末会尝试做这件事。

如何使用示例：

<?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 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来达到这一点！感谢Joe，他在评论中指出，上下文选项capture_peer_cert只获得证书证书，而没有任何链证书可以完成公共CA的验证路径;要做到这一点，需要capture_peer_cert_chain。

这是一些代码：

$url = "tcp://{$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，这里进行检查的功能。根据以下问题，您应该假设已经加载了一组好的公共证书：

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;
}

我尝试按顺序验证它们，但第一个失败了。我因此颠倒了秩序，他们都成功了。我不知道证书是否按链式提供，因此一个非常可靠的方法是使用两个嵌套循环进行循环，将任何有效的证书添加为CA，然后继续外部循环。这可以在列表中的所有证书被确认为具有经过验证的签名之前完成。

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