前言
SSL(安全套接层)是 Netscape公司在1994年开发的,最初用于WEB浏览器,为浏览器与服务器间的数据传递提供安全保障,提供了加密、来源认证和数据完整性的功能。现在SSL3.0得到了普遍的使用,它的改进版TLS(传输层安全)已经成为互联网标准。SSL本身和TCP套接字连接是很相似的,在协议栈中,SSL可以被简单的看作是安全的TCP连接,但是某些TCP连接的特性它是不支持的,比如带外数据(out-of-bound)。
在构建基于 Socket的C/S程序时,通过添加对SSL的支持来保障数据安全和完整是不错的方法。完善的Java为我们提供了简单的实现方法:JSSE(Java 安全套接字扩展)。JSSE是一个纯Java实现的SSL和TLS协议框架,抽象了SSL和TLS复杂的算法,使安全问题变得简单。JSSE已经成为 J2SE1.4版本中的标准组件,支持SSL 3.0和TLS 1.0。我们将通过一个具体的例子演示JSSE的一些基本应用。例子中的服务器端将打开一个SSL Socket,只有持有指定证书的客户端可以与它连接,所有的数据传递都是加密的。
构造一个SSLSocket是非常简单的:
但是执行这样的程序会产生一个异常,报告找不到可信任的证书。SSLSocket和普通的Socket是不一样的,它需要一个证书来进行安全认证。
证书
生成一个CA证书,在命令行下执行:
参数是用户可以自己指定的,第一个参数是要生成的证书的名字,第二个参数是证书的别名。rsa指明了我们使用的加密方法。
系统会要求输入证书发放者的信息,逐项输入即可。系统生成的文件命将会和证书名相同。证书可以提交给权威CA认证组织审核,如果通过审核,组织会提供信任担保,向客户担保你的连接是安全的。当然这不是必须的。在我们的例子中会把证书直接打包到客户端程序中,保证客户端是授权用户,避免伪造客户,所以不需要提交审核。
服务器端
现在可以编写服务器端的代码,与普通的Socket代码不同,我们需要在程序中导入证书,并使用该证书构造SSLSocket。需要的说明的是:
KeyStore ks=KeyStore.getInstance(“JKS”);
访问Java密钥库,JKS是keytool创建的Java密钥库,保存密钥。KeyManagerFactory kmf=KeyManagerFactory.getInstance(“SunX509”);
创建用于管理JKS密钥库的X.509密钥管理器。SSLContext sslContext=SSLContext.getInstance(“SSLv3”);
构造SSL环境,指定SSL版本为3.0,也可以使用TLSv1,但是SSLv3更加常用。sslContext.init(kmf.getKeyManagers(),null,null);
初始化SSL环境。第二个参数是告诉JSSE使用的可信任证书的来源,设置为null是从javax.net.ssl.
trustStore中获得证书。第三个参数是JSSE生成的随机数,这个参数将影响系统的安全性,设置为null是个好选择,可以保证JSSE的安全性。
完整代码如下:
在8266端口等待连接…
客户端
客户端的代码相对简单,我们可以不在程序中指定SSL环境,而是在执行客户端程序时指定。需要注意的是客户端并没有导入证书,而是采用了默认的工厂方法构造SSLSocket:
- SSLSocketFactory factory=(SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault(); //构造默认的工厂方法
- Socket s=factory.createSocket(“localhost”,port);
打开一个SSLSocket连接
把服务器产生的证书(SSLKey)拷贝到程序所在的目录,执行这个程序的时候需要向javax.net.ssl.trustStore环境变量传入证书名:
可以在服务器的控制台看到客户端发送过来的数据。
执行客户端可以有另一种方法,把证书拷贝到java home/lib/security目录下,名字改为jssecacerts,然后可以直接执行客户端:
程序会自动的到上述目录下去寻找jssecacerts文件作为默认的证书。需要注意的是这里的java home并不是我们在安装J2SE时指定的那个JAVA_HOME。可以执行一个程序来得到java home的位置:
一般情况下(windows 2K)hava home的位置是在C:Program FilesJavaj2re1.4.0_02,相对的,证书就应该拷贝到C:Program FilesJavaj2re1.4.0_02libsecurity下,如果安装了自带JDK的Java IDE,比如 JBuilder,情况可能会有不同。
如果程序客户在不持有证书的情况下直接进行连接,服务器端会产生运行时异常,不允许进行连接。
运行环境:windows 2K server,j2sdk1.4.1
SSL双向认证java实现
下面通过模拟场景,介绍SSL双向认证的java实现。
默认的情况下,我认为读者已经对SSL原理有一定的了解,所以文章中对SSL的原理,不做详细的介绍。
如果有这个需要,那么通过GOOGLE,可以搜索到很多这样的文章。
模拟场景
Server端和Client端通信,需要进行授权和身份的验证,即Client只能接受Server的消息,Server只能接受Client的消息。
实现技术
JSSE(Java Security Socket Extension)
是Sun为了解决在Internet上的安全通讯而推出的解决方案。它实现了SSL和TSL(传输层安全)协议。在JSSE中包含了数据加密,服务器验证,消息完整性和客户端验证等技术。通过使用JSSE,开发人员可以在客户机和服务器之间通过TCP/IP协议安全地传输数据
为了实现消息认证。
Server需要:
- 1)KeyStore: 其中保存服务端的私钥
- 2)Trust KeyStore:其中保存客户端的授权证书
同样,Client需要:
- 1)KeyStore:其中保存客户端的私钥
- 2)Trust KeyStore:其中保存服务端的授权证书
我们可以使用Java自带的keytool命令,去生成这样信息文件
1)生成服务端私钥,并且导入到服务端KeyStore文件中
过程中,分别需要填写,根据需求自己设置就行
keystore密码:123456
名字和姓氏:stone
组织单位名称:eulic
组织名称:eulic
城市或区域名称:HZ
州或省份名称:ZJ
国家代码:CN
serverkey私钥的密码,不填写和keystore的密码一致:123456
就可以生成kserver.keystore文件
server.keystore是给服务端用的,其中保存着自己的私钥
2)根据私钥,导出服务端证书
server.crt就是服务端的证书
3)将服务端证书,导入到客户端的Trust KeyStore中
tclient.keystore是给客户端用的,其中保存着受信任的证书
采用同样的方法,生成客户端的私钥,客户端的证书,并且导入到服务端的Trust KeyStore中
- 1)keytool -genkey -alias clientkey -keystore kclient.keystore
- 2)keytool -export -alias clientkey -keystore kclient.keystore -file client.crt
- 3)keytool -import -alias clientkey -file client.crt -keystore tserver.keystore
如此一来,生成的文件分成两组
服务端保存:kserver.keystore tserver.keystore
客户端保存:kclient.keystore tclient.kyestore
接下来,就采用JSSE,分别生成SSLServerSocket,SSLSocket
服务端,生成SSLServerSocket代码
客户端,生成SSLSocket的代码,大同小异
如此,就完成了服务端和客户端之间的基于身份认证的交互。
client采用kclient.keystore中的clientkey私钥进行数据加密,发送给server
server采用tserver.keystore中的client.crt证书(包含了clientkey的公钥)对数据解密,如果解密成功,证明消息来自client,进行逻辑处理
server采用kserver.keystore中的serverkey私钥进行数据叫米,发送给client
client采用tclient.keystore中的server.crt证书(包含了serverkey的公钥)对数据解密,如果解密成功,证明消息来自server,进行逻辑处理
如果过程中,解密失败,那么证明消息来源错误。不进行逻辑处理。这样就完成了双向的身份认证。
下面我附上简单的SSLServer.java SSLClient.java,供大家演示用。
启动服务端的时候,大家不妨采用telnet 127.0.0.1 7777连接,看看能不能实现消息传递。
SSL DEMO
备注:
demo是采用maven构建项目的
demo文件的编码是用utf8,为了避免中文乱码,请把workspace设置成utf8编码
申明下,我自己对ssl的认识还是很肤浅的,仅仅上次和cnnic合作的时候,为了了解安全性问题,才被迫稍微看了相应的一些知识.
所谓认证,是要对某台(当然可以是集群)服务器身份做认证.
认证方式有两种:
自签名认证:服务端生成key,然后根据key导出证书.公布于站点.
通过第三方认证机构认证:有服务端生成key,然后导出认证信息,交由天威诚信等第三方认证机构认证,最后生成证书,公布于站点.
客户端,将证书下载,确认为可信任公司认证信息,并且导入到受信任区(trustscore),建立连接与服务端进行正常交互.至此,就完成了对服务端的认证.
所以客户端必须将证书导入信任区.
java中,可以查看证书:
写个简单的方法:
其实keytool仅仅是jdk中的工具.
openssl是更常用的一个工具,可见官网