step-ca

step-ca 是一个私有在线证书颁发机构(CA)，用于安全、自动化的X.509和SSH证书管理。

• 为所有工作负载颁发TLS和HTTPS证书：虚拟机、容器、API、移动客户端、数据库连接、打印机、用户、WiFi网络、烤面包机等。
• 可与任何ACME v2客户端配合使用——certbot、acme.sh、Traefik、Caddy、Kubernetes cert-manager等。
• 为用户（通过单点登录OIDC ID令牌）或主机（通过云实例身份文档或一次性令牌）颁发SSH证书。
• 支持PKCS#11 HSM和Yubikey PIV插槽中的硬件绑定私钥（参见step-ca-hsm镜像）。

重要链接：

• step-ca 文档
• 源码仓库 和此包的 Dockerfile
• 有问题？在 GitHub Discussions 或 *** 上向我们提问。

标签

默认镜像 适用于大多数用户。
标签为 latest 和版本号，例如 0.23.0。
这是一个基于Alpine的镜像。

HSM镜像 用于存储在PKCS#11硬件安全模块(HSM)或Yubikey PIV插槽中的密钥。
标签为 hsm 和带版本的 hsm- 标签，例如 hsm-0.23.0、hsm-0.23.1 等。
此镜像中的 step-ca 二进制文件启用CGO编译。
基于Bullseye，因此可集成来自HSM供应商的 glibc 兼容PKCS#11模块。

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快速开始

要求

• 要与 step-ca 交互，需在主机环境中安装 step 客户端。参见安装文档。

快速初始化

初始化PKI

在Docker主机上运行以下命令初始化PKI：

docker run -it -v step:/home/step \
    -p 9000:9000 \
    -e "DOCKER_STEPCA_INIT_NAME=Smallstep" \
    -e "DOCKER_STEPCA_INIT_DNS_NAMES=localhost,$(hostname -f)" \
    -e "DOCKER_STEPCA_INIT_REMOTE_MANAGEMENT=true" \
    smallstep/step-ca

👉 注意输出中的CA指纹(SHA256)、远程管理超级管理员用户名和远程管理密码。

以下环境变量可用于初始化CA配置：

• （必填）DOCKER_STEPCA_INIT_NAME：CA名称——将作为CA证书的颁发者
• （必填）DOCKER_STEPCA_INIT_DNS_NAMES：CA接受请求的主机名或IP
• （推荐）DOCKER_STEPCA_INIT_REMOTE_MANAGEMENT：启用远程配置器管理
• DOCKER_STEPCA_INIT_PROVISIONER_NAME：初始管理员(JWK)配置器的标签。默认：admin
• DOCKER_STEPCA_INIT_SSH：设为true以启用SSH证书支持
• DOCKER_STEPCA_INIT_ACME：为CA创建初始ACME配置器
• DOCKER_STEPCA_INIT_PASSWORD_FILE：用于私钥和默认CA配置器的密码文件位置。适用于指向容器中/run/secrets内的Docker密钥。若同时设置DOCKER_STEPCA_INIT_PASSWORD和DOCKER_STEPCA_INIT_PASSWORD_FILE，仅使用DOCKER_STEPCA_INIT_PASSWORD_FILE。
• （不推荐）DOCKER_STEPCA_INIT_PASSWORD：通常CA密码会自动生成。使用此选项可指定加密CA密钥和默认CA配置器的密码。注意：存储在环境变量中的密码不安全。生产环境中，更安全的方式是使用下文的手动安装流程。

这些变量仅在首次运行前配置step-ca时生效。

引导step客户端

CA初始化后将开始运行，可进行连接。客户端需知道CA的URL和SHA256指纹。

在主机环境中引导step客户端并将根CA证书安装到主机信任存储：

bash
{
  CA_FINGERPRINT=$(docker run -v step:/home/step smallstep/step-ca step certificate fingerprint certs/root_ca.crt)
  step ca bootstrap --ca-url https://localhost:9000 --fingerprint $CA_FINGERPRINT --install
}

输出：

The root certificate has been saved in /Users/alice/.step/certs/root_ca.crt.
Your configuration has been saved in /Users/alice/.step/config/defaults.json.
Installing the root certificate in the system truststore...
[sudo] password for alice: ....
done.

本地step CLI现已配置为使用容器实例的step-ca，且根证书受主机环境信任。

运行健康检查：

bash
curl https://localhost:9000/health

输出：

json
{"status":"ok"}

CA已准备就绪。

手动安装

已在Linux的Bash中测试。

1. 拉取Docker镜像

获取最新版本的step-ca：

bash
docker pull smallstep/step-ca

2. 启动PKI引导容器

Docker卷step将存储CA配置、密钥和数据库：

bash
docker run -it -v step:/home/step smallstep/step-ca step ca init --remote-management

init命令将引导配置流程。示例输出：

✔ What would you like to name your new PKI? (e.g. Smallstep): Smallstep
✔ What DNS names or IP addresses would you like to add to your new CA? (e.g. ca.smallstep.com[,1.1.1.1,etc.]): localhost
✔ What address will your new CA listen at? (e.g. :443): :9000
✔ What would you like to name the first provisioner for your new CA? (e.g. ***): ***
✔ What do you want your password to be? [leave empty and we'll generate one]:

Generating root certificate... done!
Generating intermediate certificate... done!

✔ Root certificate: /home/step/certs/root_ca.crt
✔ Root private key: /home/step/secrets/root_ca_key
✔ Root fingerprint: fa08cceda8501b1d93d275cfc614a5af2a37c6c72e674192b4598808c5bae91e
✔ Intermediate certificate: /home/step/certs/intermediate_ca.crt
✔ Intermediate private key: /home/step/secrets/intermediate_ca_key
✔ Database folder: /home/step/db
✔ Default configuration: /home/step/config/defaults.json
✔ Certificate Authority configuration: /home/step/config/ca.json
✔ Admin provisioner: *** (JWK)
✔ Super admin subject: step

Your PKI is ready to go. To generate certificates for individual services see 'step help ca'.

保存根指纹值！客户端引导需使用。

3. 将PKI密码存放在安全位置

镜像期望中间CA私钥密码存放在/home/step/secrets/password。再次启动容器shell并写入文件：

bash
docker run -it -v step:/home/step smallstep/step-ca sh

在容器内，将密码写入指定位置：

bash
echo -n "<your password here>" > /home/step/secrets/password

CA已配置完成，可启动。

4. 启动step-ca

CA在容器内的9000端口运行HTTPS API。本地暴露该端口并启动：

bash
docker run -d -p 9000:9000 -v step:/home/step smallstep/step-ca

在主机环境中引导step客户端配置：

bash
{
CA_FINGERPRINT=$(docker run  -v step:/home/step smallstep/step-ca step certificate fingerprint /home/step/certs/root_ca.crt)
step ca bootstrap --ca-url https://localhost:9000 --fingerprint $CA_FINGERPRINT --install
}

输出：

The root certificate has been saved in /Users/alice/.step/certs/root_ca.crt.
Your configuration has been saved in /Users/alice/.step/config/defaults.json.
Installing the root certificate in the system truststore...
[sudo] password for alice: ...
done.

本地step CLI现已配置为使用容器实例的step-ca，新根证书受主机环境信任。

运行健康检查：

bash
curl https://localhost:9000/health

输出：

json
{"status":"ok"}

后续步骤：

• 参见基本CA操作指南。
• 参见配置指南了解如何调整step-ca以适应基础设施。
• 需为其他容器获取证书？阅读文章Docker中的TLS证书自动化管理。
• 或在下文设置开发环境。

代码签名

step-ca使用sigstore/cosign进行容器签名和验证。验证示例：

bash
cosign verify smallstep/step-ca:0.23.1 \
--certificate-identity-regexp "[***]\.com/smallstep/workflows/.*" \
--certificate-oidc-issuer [***]

开发环境设置

需求：

• Python 2.7.x解释器（用于启动独立Web服务器，可选）

在安装Docker的主机上运行以下步骤。

引导本地环境后，可运行配置TLS和mTLS的Web服务。首先获取localhost证书：

bash
step ca certificate localhost localhost.crt localhost.key

输出：

✔ Key ID: aTPGWP0qbuQdflR5VxtNouDIOXyNMH1H9KAZKP-UcHo (admin)
✔ Please enter the password to decrypt the provisioner key:
✔ CA: <https://localhost:9000/1.0/sign>
✔ Certificate: localhost.crt
✔ Private Key: localhost.key

保存根CA证书副本：

bash
step ca root root_ca.crt

输出：

The root certificate has been saved in root_ca.crt.

启动HTTPS安全Web服务器：

bash
{
cat <<EOF > server.py
import BaseHTTPServer, ssl

class HelloHandler(BaseHTTPServer.BaseHTTPRequestHandler):
    def do_GET(self):
        self.send_response(200);
        self.send_header('content-type', 'text/html; charset=utf-8');
        self.end_headers()
        self.wfile.write(b'\\n\\xf0\\x9f\\x91\\x8b Hello! Welcome to TLS \\xf0\\x9f\\x94\\x92\\xe2\\x9c\\x85\\n\\n')

httpd = BaseHTTPServer.HTTPServer(('', 8443), HelloHandler)
httpd.socket = ssl.wrap_socket(httpd.socket,
                   server_side=True,
                   keyfile="localhost.key",
                   certfile="localhost.crt",
                   ca_certs="root_ca.crt")
httpd.serve_forever()
EOF

python server.py
}

打开另一个终端查看运行的服务器：

bash
$ curl https://localhost:8443
👋 Hello! Welcome to TLS 🔒✅

或在浏览器中访问 https://localhost:8443。

故障排除

树莓派Badger数据库错误

在树莓派上运行step-ca时，容器日志可能出现以下错误：

step-ca  | badger 2021/05/08 20:13:12 INFO: All 0 tables opened in 0s
step-ca  | Error opening database of Type badger with source /home/step/db: error opening Badger database: Mmap value log file. Path=/home/step/db/000000.vlog. Error=cannot allocate memory

修复方法：编辑config/ca.json中的db配置块：

bash
docker run -v step:/home/step -it smallstep/step-ca vi /home/step/config/ca.json

将badgerFileLoadingMode的值从""改为"FileIO"：

json
    "db": {
          "type": "badger",
          "dataSource": "/home/step/db",
          "badgerFileLoadingMode": "FileIO"
    },

保存并重启容器。

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