• 【HTTPS双向加密认证】


    HTTPS单向认证和双向认证
    • 发布时间: 2015/07/30 15:27
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    一、背景&概念

    HTTPS:在http(超文本传输协议)基础上提出的一种安全的http协议,因此可以称为安全的超文本传输协议。 http协议直接放置在TCP协议之上,而https提出在http和TCP中间加上一层加密层。从发送端看,这一层负责把http的内容加密后送到下层 的TCP,从接收方看,这一层负责将TCP送来的数据解密还原成http的内容。

    SSL(Secure Socket Layer):是Netscape公司设计的主要用于WEB的安全传输协议。从名字就可以看出它在https协议栈中负责实现上面提到的加密层。因此,一个https协议栈大致是这样的:

    数字证书:一种文件的名称,好比一个机构或人的签名,能够证明这个机构或人的真实性。其中包含的信息,用于实现上述功能。

    加密和认证:加密是指通信双方为了防止铭感信息在信道上被第三方窃听而泄漏,将明文通过加密变成密文,如果第三方无法解密的话,就算他获得密文也无能为力;认证是指通信双方为了确认对方是值得信任的消息发送或接受方,而不是使用假身份的非法者,采取的确认身份的方式。只有同时进行了加密和认证才能保证通信的安全,因此在SSL通信协议中这两者都被应。早期一般是用对称加密算法,现在一般都是不对称加密,最常见的算法就是RSA。

    消息摘要:这个技术主要是为了避免消息被篡改。消息摘要是把一段信息,通过某种算法,得出一串字符串。这个字符串就是消息的摘要。如果消息被篡改(发生了变化),那么摘要也一定会发生变化(如果2个不同的消息生成的摘要是一样的,那么这就叫发生了碰撞)。

    消息摘要的算法主要有MD5和SHA,在证书领域,一般都是用SHA(安全哈希算法)。

    数字证书、加密和认证、消息摘要三个技术结合起来,就是在HTTPS中广泛应用的证书(certificate),证书本身携带了加密/解密的信息,并且可以标识自己的身份,也自带消息摘要。

    HTTPS认证过程:

    ① 浏览器发送一个连接请求给安全服务器。

    ② 服务器将自己的证书,以及同证书相关的信息发送给客户浏览器。

    ③ 客户浏览器检查服务器送过来的证书是否是由自己信赖的 CA 中心所签发的。如果是,就继续执行协议;如果不是,客户浏览器就给客户一个警告消息:警告客户这个证书不是可以信赖的,询问客户是否需要继续。

    ④ 接着客户浏览器比较证书里的消息,例如域名和公钥,与服务器刚刚发送的相关消息是否一致,如果是一致的,客户浏览器认可这个服务器的合法身份。

    ⑤ 服务器要求客户发送客户自己的证书。收到后,服务器验证客户的证书,如果没有通过验证,拒绝连接;如果通过验证,服务器获得用户的公钥。

    ⑥ 客户浏览器告诉服务器自己所能够支持的通讯对称密码方案。

    ⑦ 服务器从客户发送过来的密码方案中,选择一种加密程度最高的密码方案,用客户的公钥加过密后通知浏览器。

    ⑧ 浏览器针对这个密码方案,选择一个通话密钥,接着用服务器的公钥加过密后发送给服务器。

    ⑨ 服务器接收到浏览器送过来的消息,用自己的私钥解密,获得通话密钥。

    ⑩ 服务器、浏览器接下来的通讯都是用对称密码方案,对称密钥是加过密的。

    上面所述的是双向认证 SSL 协议的具体通讯过程,这种情况要求服务器和用户双方都有证书。单向认证 SSL 协议不需要客户拥有 CA 证书,具体的过程相对于上面的步骤,只需将服务器端验证客户证书的过程去掉,以及在协商对称密码方案,对称通话密钥时,服务器发送给客户的是没有加过密的 (这并不影响 SSL 过程的安全性)密码方案。这样,双方具体的通讯内容,就是加过密的数据,如果有第三方攻击,获得的只是加密的数据,第三方要获得有用的信息,就需要对加密 的数据进行解密,这时候的安全就依赖于密码方案的安全。而幸运的是,目前所用的密码方案,只要通讯密钥长度足够的长,就足够的安全。这也是我们强调要求使用128 位加密通讯的原因。

    二、环境准备

    Oracle Linux Server release 6.5、JDK1.7.0_45、openssl-1.0.2d

    三、单向认证

    3.1 为服务器生成证书

    keytool -genkey -keyalg RSA -dname "cn=127.0.0.1,ou=inspur,o=none,l=shandong,st=jinan,c=cn" -alias server -keypass 111111 -keystore server.keystore -storepass 111111 -validity 3650

    注:cn=127.0.0.1配置的是服务器IP

    3.2 生成csr

    生成csr文件用于提交CA认证生成证书使用。

    keytool -certReq -alias server -keystore server.keystore -file ca.csr

    3.3 生成cer

    这个ca.cer是为了解决不信任时要导入的

    keytool -export -alias server -keystore server.keystore -file ca.cer -storepass 111111

    3.4 tomcat配置ssl

    clientAuth="false"代表单向认证,配置如下:

    <Connector SSLEnabled="true" clientAuth="false"

            maxThreads="150" port="8443"

            protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol"或者HTTP/1.1

            scheme="https" secure="true" sslProtocol="TLS"

            keystoreFile="D:/server.keystore" keystorePass="111111"/>

    注: Http11Protocol支持HTTP/1.1协议,是http1.1协议的ProtocolHandler实现。

    3.5 解决不信任

    启动tomcat,输入 https://127.0.0.1:8443/

    这时提示框显示:服务器的证书不受信任。在浏览器内显示以下提示:

    此服务器无法证明它是127.0.0.1;您计算机的操作系统不信任其安全证书。出现此问题的原因可能是配置有误或您的连接被拦截了。

    选择“继续前往(不安全)”,也能访问,但是此时就是以普通的HTTP方式进行信息传输了。

    选择安装步骤3.3生成的ca.cer文件,将证书存储在“受信任的证书颁发机构”,就可以通过HTTPS正常访问了。

    3.6 解决程序访问异常

    这时候如果用程序去访问可能还会抛证书不信任的异常sun.security.validator.ValidatorException: PKIX path building failed...

    需要将生成的证书(ca.cer ) 导入到jdk中

    执行以下命令:

    keytool -import -alias tomcatsso -file "ca.cer" -keystore "D:javajdk1.6.0_11jrelibsecuritycacerts" -storepass changeit

    其中changeit是jre默认的密码。

    如果抛 No subject alternative names present,请在生成keystore 注意CN必须要为域名(或机器名称)例如localhost 不能为IP 。

    如果抛 No name matching localhost found,表示你生成keystore CN的名称和你访问的名称不一致。

    四、双向认证

    4.1 目录建立

    Linux环境下,在home下建立out32dll目录,在此目录下建立ca、client、server三个文件夹。以下命令均在out32dll目录下执行。

    4.2 生成CA证书

    1. 创建私钥 :

    openssl genrsa -out ca/ca-key.pem 1024

    1. 创建证书请求 :

    openssl req -new -out ca/ca-req.csr -key ca/ca-key.pem

    -----

    Country Name (2 letter code) [AU]:cn 
    State or Province Name (full name) [Some-State]:beijing
    Locality Name (eg, city) []:fengtai
    Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:DKY 
    Organizational Unit Name (eg, section) []:0953
    Common Name (eg, YOUR name) []:CA
    Email Address []:20095335@mail.besti.edu.cn

    弹出密码输入选项,Enter默认即可

    1. 自签署证书 :

    openssl x509 -req -in ca/ca-req.csr -out ca/ca-cert.pem -signkey ca/ca-key.pem -days 3650

    1. 将证书导出成浏览器支持的.p12格式 :

    openssl pkcs12 -export -clcerts -in ca/ca-cert.pem -inkey ca/ca-key.pem -out ca/ca.p12

    密码:111111

    4.3 生成Server证书

    一.   1.创建私钥 : 
    openssl genrsa -out server/server-key.pem 1024 
    2.创建证书请求 : 
    openssl req -new -out server/server-req.csr -key server/server-key.pem 
    ----- 
    Country Name (2 letter code) [AU]:cn 
    State or Province Name (full name) [Some-State]:beijing 
    Locality Name (eg, city) []:fengtai
    Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:DKY 
    Organizational Unit Name (eg, section) []:0953
    Common Name (eg, YOUR name) []:222.28.129.224   注意:一定要写服务器所在的ip地址 
    Email Address []:20095335@mail.besti.edu.cn

    弹出密码输入选项,Enter默认即可

    3.自签署证书 : 
    openssl x509 -req -in server/server-req.csr -out server/server-cert.pem -signkey server/server-key.pem -CA ca/ca-cert.pem -CAkey ca/ca-key.pem -CAcreateserial -days 3650 
    4.将证书导出成浏览器支持的.p12格式 : 
    openssl pkcs12 -export -clcerts -in server/server-cert.pem -inkey server/server-key.pem -out server/server.p12 
    密码:111111

    4.4 生成Clinet证书

    1. 创建私钥 :

    openssl genrsa -out client/client-key.pem 1024

    1. 创建证书请求 :openssl req -new -out client/client-req.csr -key client/client-key.pem

    -----

    Country Name (2 letter code) [AU]:cn

    State or Province Name (full name) [Some-State]:Beijing

    Locality Name (eg, city) []:fengtai
    Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:DKY

    Organizational Unit Name (eg, section) []:0953

    Common Name (eg, YOUR name) []:Client

    Email Address []:20095335@mail.besti.edu.cn      

    Please enter the following 'extra' attributes to be sent with your certificate request 
    A challenge password []:123456 
    An optional company name []:tsing 
    3.自签署证书 :

    openssl x509 -req -in client/client-req.csr -out client/client-cert.pem -signkey client/client-key.pem -CA ca/ca-cert.pem -CAkey ca/ca-key.pem -CAcreateserial -days 3650 
    4.将证书导出成浏览器支持的.p12格式 : 
    openssl pkcs12 -export -clcerts -in client/client-cert.pem -inkey client/client-key.pem -out client/client.p12 
    密码:111111

    4.5 根据CA证书生成jks文件

    keytool -keystore truststore.jks -keypass 222222 -storepass 222222 -alias ca -import -trustcacerts -file /home/out32dll/ca/ca-cert.pem

    4.6 tomcat配置ssl

    tomcat6.0的配置:修改conf/server.xml。 将keystoreFile、truststoreFile的路径填写为正确的放置路径。如下图:

    <Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" SSLEnabled="true"

                    maxThreads="150" scheme="https" secure="true"

                    clientAuth="true" sslProtocol="TLS"

                    keystoreFile="server.p12" keystorePass="111111"  keystoreType="PKCS12"

                    truststoreFile="truststore.jks" truststorePass="222222" truststoreType="JKS"/>

    4.7 导入证书

    将ca.p12,client.p12分别导入到IE中去(打开IE->Internet选项->内容->证书)。 ca.p12导入至 受信任的根证书颁发机构,client.p12导入至个人。

    五、浏览器验证

    验证ssl配置是否正确访问你的应用https://服务器ip:8443/,如果配置正确的话,

    单向认证方式会直接跳转到地址,并且https显示绿色。

    双向认证方式会出现请求你数字证书的对话框,选择确定,再跳转到地址,并且https显示绿色。

    六、帮助

    6.1 Tomcat—server.xml—Connector属性

    属性

    说明

    clientAuth

    设置是否双向验证,默认为false,设置为true代表双向验证

    keystoreFile

    服务器证书文件路径

    keystorePass

    服务器证书密码

    truststoreFile

    用来验证客户端证书的根证书,此例中就是服务器证书

    truststorePass

    根证书密码

    6.2 keytool

    Keytool是一个Java数据证书的管理工具,Keytool将密钥和证书存在一个称为keystore的文件中。常用命令属性如下:

    命令属性

    说明

    -genkey

    在用户主目录中创建一个默认文件".keystore",还会产生一个mykey的别名,mykey中包含用户的公钥、私钥和证书

    -alias

    别名,每个keystore都关联一个唯一的alias,通常不区分大小写

    -keystore

    指定密钥库的名称(产生的各类信息将不在.keystore文件中)

    -keyalg

    指定密钥的算法(如 RSA  DSA(如果不指定默认采用DSA)

    -validity

    指定创建的证书有效期多少天

    -keysize

    指定密钥长度

    -storepass

    指定密钥库的密码(获取keystore信息所需的密码)

    -keypass

    指定别名条目的密码(私钥的密码)

    -dname

    指定证书拥有者信息。例如:"CN=名字与姓氏,OU=组织单位名称,O=组织名称,L=城市或区域名称,ST=省份名称,C=单位的两字母国家代码"

    -list

    显示密钥库中的证书信息

    -v

    显示密钥库中的证书详细信息

    -export

    将别名指定的证书导出到文件,例:

    keytool   -export -alias 需要导出的别名 -keystore 指定keystore -file 指定导出的证书位置及证书名称 -storepass 密码

    -file

    参数指定导出到文件的文件名

    -delete

    删除密钥库中某条目,例:

    keytool -delete -alias 指定需删除的别名 -keystore 指定keystore  -storepass 密码

    -printcert

    查看导出的证书信息,例:keytool   -printcert -file yushan.crt

    -keypasswd

    修改密钥库中指定条目口令,例:

    keytool -keypasswd -alias 需修改的别名 -keypass 旧密码 -new  新密码  -storepass keystore密码  -keystore

    -import

    将已签名数字证书导入密钥库,例:

    keytool -import -alias 指定导入条目的别名 -keystore 指定keystore -file 需导入的证书

    6.3 openssl

    http://www.openssl.org/docs/apps/openssl.html

    参考资料:

    http://my.oschina.net/nearzk/blog/485652

    http://seanlook.com/2015/05/28/nginx-ssl/

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