Strongwan 建立证书体系，CA根证书、服务端与各个客户端证书

配置IPSec需要建立 PKI，PKI（公钥基础结构）包括服务器与各个客户端的私钥和证书（公钥）、对服务器和各个客户端证书签名的 CA 证书与密钥（CA 证书与密钥来自根证书颁发机构）。

支持基于证书的双向身份验证.这意味着客户端必须对服务器证书进行身份验证，并且服务器必须在建立相互信任之前对客户端证书进行身份验证。

PKI 生成流程

1. 生成主证书颁发机构 （CA）证书和密钥

pki --gen --type sm2 --outform pem > ca.key.pem
pki --self --in ca.key.pem --type sm2 --digest sm3 --dn "C=cn, O=demo, CN=VPN CA" \
                --ca --lifetime 3650 --outform pem > ca.cert.pem

在CA主机上完成:

• 生成CA的SM2私钥 (ca.key.pem)
• 使用该私钥创建自签名的CA证书 (ca.cert.pem)
• CA证书有效期为10年 (3650天)

生成后, CA需要将ca.cert.pem分发给服务器和客户端。

2. 生成服务器的证书和密钥

pki --gen --type sm2 --outform pem > server.key.pem
pki --pub --type sm2 --in server.key.pem --outform pem > server.pub.key.pem
pki --req --in server.key.pem --type sm2 --dn "C=cn, O=demo, CN=VPN Server" \
                --digest sm3 --outform pem > server.req.pem

在服务器上完成:

• 生成服务器的SM2私钥 (server.key.pem)
• 从私钥提取公钥 (server.pub.key.pem)
• 创建证书签名请求 (server.req.pem)

服务器将server.req.pem发送给CA进行签名。

pki --issue --in server.req.pem --type pkcs10 --digest sm3 --lifetime 1200 \
                --cacert ca.cert.pem --cakey ca.key.pem --flag serverAuth \
                --flag ikeIntermediate --san="172.16.0.75" \
                --outform pem > server.cert.pem

在CA主机上完成:

• CA使用自己的私钥和证书签发服务器的证书
• 证书有效期为1200天
• 包含serverAuth和ikeIntermediate标志
• 添加服务器IP地址作为主题备用名称 (SAN)

CA将生成的server.cert.pem发送回服务器。

3. 生成客户端的证书和密钥

pki --gen --type sm2 --outform pem > client.key.pem
pki --pub --type sm2 --in client.key.pem --outform pem > client.pub.key.pem
pki --req --in client.key.pem --type sm2 --dn "C=cn, O=demo, CN=VPN Client" \
                --digest sm3 --outform pem > client.req.pem

在客户端设备上完成:

• 生成客户端的SM2私钥 (client.key.pem)
• 从私钥提取公钥 (client.pub.key.pem)
• 创建证书签名请求 (client.req.pem)

客户端将client.req.pem发送给CA进行签名。

pki --issue --in client.req.pem --type pkcs10 --digest sm3 --lifetime 1200 \
                --cacert ca.cert.pem --cakey ca.key.pem  --san="172.16.0.91" \
                --outform pem > client.cert.pem

在CA主机上完成:

• CA使用自己的私钥和证书签发客户端的证书
• 证书有效期为1200天
• 添加客户端IP地址作为主题备用名称 (SAN)

CA将生成的client.cert.pem发送回客户端。

根 CA 证书的作用

1. 证书验证链： 在TLS/SSL连接建立过程中，服务器会向客户端提供其证书。客户端需要验证这个证书的有效性。验证过程包括检查证书是否由受信任的CA签发。因此，客户端需要有CA的证书来进行这个验证。
2. 信任锚： CA证书作为信任锚（Trust Anchor），是整个证书信任链的起点。没有CA证书，客户端就无法验证服务器证书的真实性。
3. 服务器端验证： 如果VPN配置要求双向认证（即服务器也要验证客户端的身份），那么服务器同样需要CA证书来验证客户端证书的有效性。
4. 自签名CA： 在这个场景中，我们使用的是自签名的CA证书，而不是商业CA的证书。商业CA的根证书通常预装在操作系统或浏览器中，但自签名CA证书需要手动分发和安装。

分发过程：

• 对于服务器：CA证书（ca.cert.pem）需要安装在服务器上，通常与服务器自己的证书（server.cert.pem）和私钥（server.key.pem）一起配置。
• 对于客户端：CA证书需要安装在客户端的信任存储中。这样客户端才能信任由这个CA签发的服务器证书。

安全注意事项：

• 只分发CA的公共证书（ca.cert.pem），绝不能分发CA的私钥（ca.key.pem）。
• 通过安全的渠道分发CA证书，以防止中间人攻击。