MINA、Netty、Twisted一起学（十二）：HTTPS

2022-12-10 16:55:04

由于HTTPS协议是由HTTP协议加上SSL/TLS协议组合而成，在阅读本文前可以先阅读一下HTTP服务器和SSL/TLS两篇博文，本文中的代码也是由这两篇博文中的代码组合而成。

HTTPS介绍

上一篇博文中介绍了SSL/TLS协议，我们平时接触最多的SSL/TLS协议的应用就是HTTPS协议了，现在可以看到越来越多的网站已经是https开头了，百度搜索也由曾经的http改为https。有关百度为什么升级https推荐阅读：http://zhanzhang.baidu.com/wiki/383

HTTPS即HTTP over SSL，实际上就是在原来HTTP协议的底层加入了SSL/TLS协议层，使得客户端（例如浏览器）与服务器之间的通信加密传输，攻击者无法窃听和篡改。相对而言HTTP协议则是明文传输，安全性并不高。

HTTPS主要可以避免以下几个安全问题：

窃听隐私：使用明文传输的HTTP协议，传输过程中的信息都可能会被攻击者窃取到，例如你登录网站的用户名和密码、在电商的购买记录、搜索记录等，这就会造成例如账号被盗、各种隐私泄漏的风险。而使用HTTPS对通信内容加密过后，即使被攻击者窃取到也无法破解其中的内容。
篡改内容：HTTP使用明文传输，不但消息会被窃取，还可能被篡改，例如常见的运营HTTP商劫持。你是否曾经浏览http协议的百度时，时不时会在页面下方弹出小广告，这些小广告并不是百度放上去的，而是电信网通等运营商干的，运营商通过篡改服务器返回的页面内容，加入一段HTML代码就可以轻松实现小广告。而使用HTTPS的百度，就不再会出现这样的小广告，因为攻击者无法对传输内容解密和加密，就无法篡改。
冒充：例如DNS劫持，当你输入一个http网址在浏览器打开时，有可能打开的是一个假的网站，连的并不是真网站的服务器，假的网站可能给你弹出广告，还可能让你输入用户名密码来盗取账户。使用HTTPS的话，服务器都会有数字证书和私钥，数字证书公开的，私钥是网站服务器私密的，假网站如果使用假的证书，浏览器会拦截并提示，如果使用真的证书，由于没有私钥也无法建立连接。

生成私钥和证书

浏览器信任的证书一般是CA机构（证书授权中心）颁发的，证书有收费的也有免费的，本文使用免费证书用于测试。可以在腾讯云https://www.qcloud.com/product/ssl申请一个免费证书，申请证书前需要提供一个域名，即该证书作用的域名。

我在本文中使用的是我自己的域名gw2.vsgames.cn在腾讯云申请的免费证书，如果没有自己的域名无法申请免费证书，可以在本文的末尾下载源码，其中有我生成好的证书用于测试。

证书生成好下载后包含一个私钥文件(.key)和一个证书文件(.crt)，腾讯云生成的证书可以在Nginx目录下找到这两个文件。

这两个文件在Twisted中可以直接使用，但是Java只能使用PKCS#8私钥文件，需要对上面的.key文件用openssl进行转换（如果你是在我提供的源码中获取证书和私钥文件，我已经提供了转换好的私钥，可以跳过这一步）。

转换成DER二进制格式私钥文件，供MINA使用：

openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in 2_gw2.vsgames.cn.key -outform DER -nocrypt -out private.der

转换成PEM文本格式私钥文件，供Netty使用：

openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in 2_gw2.vsgames.cn.key -outform PEM -nocrypt -out private.pem

除了在CA机构申请证书，还可以通过自签名的方式生成私钥和证书，上一篇博文中采用的就是这种方式。不过由于自签名的证书不是CA机构颁发，不受浏览器信任，在浏览器打开HTTPS地址时会有安全提示，测试时可以忽略提示。

HTTPS服务器实现

将MINA、Netty、Twisted一起学（八）：HTTP服务器和MINA、Netty、Twisted一起学（十一）：SSL/TLS中的代码结合起来，即可实现HTTPS服务器。

MINA

在http://xxgblog.com/2014/09/23/mina-netty-twisted-8/#MINA代码的基础上，在HttpServerCodec之前加上SslFilter即可。

public class MinaServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        String certPath = "/Users/wucao/Desktop/https/1_gw2.vsgames.cn_bundle.crt";  // 证书

        String privateKeyPath = "/Users/wucao/Desktop/https/private.der";  // 私钥

        // 证书

        // https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/security/cert/X509Certificate.html

        InputStream inStream = null;

        Certificate certificate = null;

        try {

            inStream = new FileInputStream(certPath);

            CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");

            certificate = cf.generateCertificate(inStream);

        } finally {

            if (inStream != null) {

                inStream.close();

            }

        }

        // 私钥

        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Files.readAllBytes(new File(privateKeyPath).toPath()));

        PrivateKey privateKey = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(keySpec);

        KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());

        ks.load(null, null);

        Certificate[] certificates = {certificate};

        ks.setKeyEntry("key", privateKey, "".toCharArray(), certificates);

        KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory.getDefaultAlgorithm());

        kmf.init(ks, "".toCharArray());

        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");

        sslContext.init(kmf.getKeyManagers(), null, null);

        IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();

        DefaultIoFilterChainBuilder chain = acceptor.getFilterChain();

        chain.addLast("ssl", new SslFilter(sslContext));  // SslFilter + HttpServerCodec实现HTTPS

        chain.addLast("codec", new HttpServerCodec());

        acceptor.setHandler(new HttpServerHandle());

        acceptor.bind(new InetSocketAddress(8080));

    }

}

class HttpServerHandle extends IoHandlerAdapter {

    @Override

    public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause)

            throws Exception {

        cause.printStackTrace();

    }

    @Override

    public void messageReceived(IoSession session, Object message)

            throws Exception {

        if (message instanceof HttpRequest) {

            // 请求，解码器将请求转换成HttpRequest对象

            HttpRequest request = (HttpRequest) message;

            // 获取请求参数

            String name = request.getParameter("name");

            if(name == null) {

                name = "World";

            }

            name = URLDecoder.decode(name, "UTF-8");

            // 响应HTML

            String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>";

            byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8");

            int contentLength = responseBytes.length;

            // 构造HttpResponse对象，HttpResponse只包含响应的status line和header部分

            Map<String, String> headers = new HashMap<String, String>();

            headers.put("Content-Type", "text/html; charset=utf-8");

            headers.put("Content-Length", Integer.toString(contentLength));

            HttpResponse response = new DefaultHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpStatus.SUCCESS_OK, headers);

            // 响应BODY

            IoBuffer responseIoBuffer = IoBuffer.allocate(contentLength);

            responseIoBuffer.put(responseBytes);

            responseIoBuffer.flip();

            session.write(response); // 响应的status line和header部分

            session.write(responseIoBuffer); // 响应body部分

        }

    }

}

Netty

在http://xxgblog.com/2014/09/23/mina-netty-twisted-8/#Netty代码的基础上，在ChannelPipeline最前边加上SslHandler即可。

public class NettyServer {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, SSLException {

        File certificate = new File("/Users/wucao/Desktop/https/1_gw2.vsgames.cn_bundle.crt");  // 证书

        File privateKey = new File("/Users/wucao/Desktop/https/private.pem");  // 私钥

        final SslContext sslContext = SslContextBuilder.forServer(certificate, privateKey).build();

        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();

        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {

            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();

            b.group(bossGroup, workerGroup)

                    .channel(NioServerSocketChannel.class)

                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

                        @Override

                        public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {

                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();

                            // 加入SslHandler实现HTTPS

                            SslHandler sslHandler = sslContext.newHandler(ch.alloc());

                            pipeline.addLast(sslHandler);

                            pipeline.addLast(new HttpServerCodec());

                            pipeline.addLast(new HttpServerHandler());

                        }

                    });

            ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();

            f.channel().closeFuture().sync();

        } finally {

            workerGroup.shutdownGracefully();

            bossGroup.shutdownGracefully();

        }

    }

}

class HttpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    @Override

    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws UnsupportedEncodingException {

        if (msg instanceof HttpRequest) {

            // 请求，解码器将请求转换成HttpRequest对象

            HttpRequest request = (HttpRequest) msg;

            // 获取请求参数

            QueryStringDecoder queryStringDecoder = new QueryStringDecoder(request.uri());

            String name = "World";

            if(queryStringDecoder.parameters().get("name") != null) {

                name = queryStringDecoder.parameters().get("name").get(0);

            }

            // 响应HTML

            String responseHtml = "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>";

            byte[] responseBytes = responseHtml.getBytes("UTF-8");

            int contentLength = responseBytes.length;

            // 构造FullHttpResponse对象，FullHttpResponse包含message body

            FullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, Unpooled.wrappedBuffer(responseBytes));

            response.headers().set("Content-Type", "text/html; charset=utf-8");

            response.headers().set("Content-Length", Integer.toString(contentLength));

            ctx.writeAndFlush(response);

        }

    }

    @Override

    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {

        cause.printStackTrace();

        ctx.close();

    }

}

Twisted

将http://xxgblog.com/2014/09/23/mina-netty-twisted-8/#Twisted中reactor.listenTCP改为的reactor.listenSSL，即可从HTTP协议切到HTTPS协议。

# -*- coding:utf-8 –*-

from twisted.internet import reactor, ssl

from twisted.web import server, resource

sslContext = ssl.DefaultOpenSSLContextFactory(

    '/Users/wucao/Desktop/https/2_gw2.vsgames.cn.key',  # 私钥

    '/Users/wucao/Desktop/https/1_gw2.vsgames.cn_bundle.crt',  # 证书

)

class MainResource(resource.Resource):

    isLeaf = True

    # 用于处理GET类型请求

    def render_GET(self, request):

        # name参数

        name = 'World'

        if request.args.has_key('name'):

            name = request.args['name'][0]

        # 设置响应编码

        request.responseHeaders.addRawHeader("Content-Type", "text/html; charset=utf-8")

        # 响应的内容直接返回

        return "<html><body>Hello, " + name + "</body></html>"

site = server.Site(MainResource())

reactor.listenSSL(8080, site, sslContext)

reactor.run()