如何在Python中验证/验证X509证书信任链？

Question

我正在努力实现一个利用API的web应用程序。在响应期间，应用编程接口服务器通过链接发送一个X509证书(以PEM格式，由一个签名证书和一个或多个CA根证书的中间证书组成)，我必须下载该证书并使用它进行进一步的验证。

在使用证书之前，我需要确保链中的所有证书组合在一起，以创建对受信任的根CA证书的信任链(以检测和避免任何恶意请求)。我在python中很难做到这一点，而且我对这个主题的研究没有产生任何有用的东西。

使用requests和M2Crypto可以轻松获取和加载证书

import requests
from M2Crypto import RSA, X509

mypem = requests.get('https://server.com/my_certificate.pem')   
cert = X509.load_cert_string(str(mypem.text), X509.FORMAT_PEM)

但是，验证证书链是一个问题。对于我来说，为了通过像openssl这样的子进程使用像python这样的命令行实用程序而将证书写入磁盘是不可行的，所以必须通过python来完成。我也没有任何开放的连接，所以使用基于连接的验证解决方案(就像在答案/线程：https://stackoverflow.com/a/1088224/4984533中提到的)也不会起作用。

在另一个关于这个问题的帖子上(在https://stackoverflow.com/a/4427081)，abbot解释说m2crypto不能做这个验证，并说他已经写了一个扩展来允许验证(使用模块m2ext)，但是他的补丁似乎从来没有起作用，总是返回false，即使我知道它是有效的：

from m2ext import SSL
ctx = SSL.Context()
ctx.load_verify_locations(capath='/etc/ssl/certs/') # I have run c_rehash in this directory to generate a list of cert files with signature based names
if not ctx.validate_certificate(cert): # always happens
    print('Invalid certificate!') 

在https://stackoverflow.com/a/9007764/4984533的一个类似的帖子上也有这样的回答，John Matthews声称写了一个补丁可以做到这一点，但不幸的是补丁链接现在已经死了--不管怎么说，在那个帖子上有一条评论说补丁不能与openssl 0.9.8e一起工作。

所有关于在python中验证证书信任链的答案似乎要么链接到死补丁，要么返回到m2ext。

有没有一种简单直接的方法来验证我在Python中的证书信任链？

Answer 1

虽然Avi Das的响应对于用单个叶证书验证单个信任锚的简单情况是有效的，但它将信任放在中间证书中。这意味着，在发送中间证书和客户端证书的情况下，整个链都是可信的。

在pyOpenSSL的测试中发现的代码是有缺陷的！

我在Python的加密开发邮件列表上找到了这个帖子(链接回到这个答案)：https://mail.python.org/pipermail/cryptography-dev/2016-August/000676.html

我们看到这段代码没有区分root_cert和intermediate。如果我们查看文档，add_cert本身会添加一个可信证书(也许add_trusted_cert会是一个更好的名称？)。

它包括了为什么这是一个糟糕的想法的例子。我再怎么强调这一点也不为过:通过信任中间产品来验证您的链类似于根本不执行任何检查。

话虽如此，在Python中如何验证证书链呢? how do you？我找到的最好的替代方案是https://github.com/wbond/certvalidator，它似乎可以完成这项工作。

也有一些有缺陷的替代方案：

• https://github.com/alex/x509-validator，明确声明它对执行某种检查的use.
• https://github.com/pyca/cryptography/issues/1660#issuecomment-75075319，是不安全的，但我不确定它是否能像预期的那样工作

这是一些值得尊敬的Python密码库的当前状态：

这两个线程在这个时候似乎都过时了。

我知道这不符合问题的情况，但是:如果您正在使用TLS套接字中的证书验证来构建某些东西，那么只需使用Python中已有的模块即可。永远不要重复发明轮子，尤其是在密码学方面。Crypto很难；唯一简单的事情就是把它搞乱。

Answer 2

我在pyopenssl库中找到了这个用于证书链验证的库。下面的示例来自their tests，它似乎做了您想做的事情，即验证受信任根证书的信任链。以下是X509Store and X509StoreContext的相关文档

from OpenSSL.crypto import load_certificate, load_privatekey
from OpenSSL.crypto import X509Store, X509StoreContext
from six import u, b, binary_type, PY3
root_cert_pem = b("""-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
""")
intermediate_cert_pem = b("""-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
""")
untrusted_cert_pem = b("""-----BEGIN CERTIFICATE-----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-----END CERTIFICATE-----
""")

root_cert = load_certificate(FILETYPE_PEM, root_cert_pem)
intermediate_cert = load_certificate(FILETYPE_PEM, intermediate_cert_pem)
untrusted_cert = load_certificate(FILETYPE_PEM, untrusted_cert_pem)
store = X509Store()
store.add_cert(root_cert)
store.add_cert(intermediate_cert)
store_ctx = X509StoreContext(store, untrusted_cert)
print(store_ctx.verify_certificate())

Answer 3

使用了关于https://duo.com/labs/research/chain-of-fools的出色解释来适应前面的解决方案(来自avi_das)，并在代码中添加了一些注释。基本上，我们只需要在证书受信任(例如，根证书)或由另一个证书(例如，中间证书)验证/信任时才向存储中添加证书。您不能一次性将所有证书添加到存储区，因为此时您需要使用存储区中的正确证书来验证链上的每个证书。下面的代码注释不那么抽象。

import OpenSSL
from six import u, b, binary_type, PY3

root_cert_pem = b("""-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIC7TCCAlagAwIBAgIIPQzE4MbeufQwDQYJKoZIhvcNAQEFBQAwWDELMAkGA1UE
BhMCVVMxCzAJBgNVBAgTAklMMRAwDgYDVQQHEwdDaGljYWdvMRAwDgYDVQQKEwdU
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NThaGA8yMDE3MDYxMTEyMzY1OFowWDELMAkGA1UEBhMCVVMxCzAJBgNVBAgTAklM
MRAwDgYDVQQHEwdDaGljYWdvMRAwDgYDVQQKEwdUZXN0aW5nMRgwFgYDVQQDEw9U
ZXN0aW5nIFJvb3QgQ0EwgZ8wDQYJKoZIhvcNAQEBBQADgY0AMIGJAoGBAPmaQumL
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x9MJLhUCGLJPM+O2rAPWVD9wCmvq10ALsiH3yA==
-----END CERTIFICATE-----
""")

# load certificates
root_cert = OpenSSL.crypto.load_certificate(OpenSSL.crypto.FILETYPE_PEM, root_cert_pem)
intermediate_cert = OpenSSL.crypto.load_certificate(OpenSSL.crypto.FILETYPE_PEM, intermediate_cert_pem)
untrusted_cert = OpenSSL.crypto.load_certificate(OpenSSL.crypto.FILETYPE_PEM, untrusted_cert_pem)

# Trust the root certificate
store = OpenSSL.crypto.X509Store()
store.add_cert(root_cert)

# only add intermediate if it can be verified by the root
store_ctx = OpenSSL.crypto.X509StoreContext(store, intermediate_cert)
print(store_ctx.verify_certificate())
store.add_cert(intermediate_cert)

# now that root and intermediate are trused, you can verify the end certificate using the store
store_ctx = OpenSSL.crypto.X509StoreContext(store, untrusted_cert)
print(store_ctx.verify_certificate())