SSLSocket实现服务端和客户端双向认证总结

暂时先参考这个文章来理解:https://www.cnblogs.com/franson-2016/p/5557259.html

A、服务器端:公钥+私钥

制作方法:

1, keytool -genkey -alias serverkey -keystore kserver.ks
    密码: serverpass
2, keytool -export -alias serverkey -keystore kserver.ks -file server.crt
3, keytool -import -alias serverkey -file server.crt -keystore tclient.ks
    密码: clientpublicpass

B、客户端:公钥+私钥

制作方法:

1, keytool -genkey -alias clientkey -keystore kclient.ks
    密码: clientpass
2, keytool -export -alias clientkey -keystore kclient.ks -file client.crt
3, keytool -import -alias clientkey -file client.crt -keystore tserver.ks
    密码: serverpublicpass

I、服务器端加载自己的私钥和客户端的公钥

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.security.KeyStore;
import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLServerSocket;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

public class SSLTestServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SSLContext ctx = SSLContext.getInstance("SSL");

        KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");

        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
        KeyStore tks = KeyStore.getInstance("JKS");

        ks.load(new FileInputStream("cert/kserver.ks"), "serverpass".toCharArray());
        tks.load(new FileInputStream("cert/tserver.ks"), "serverpublicpass".toCharArray());

        kmf.init(ks, "serverpass".toCharArray());
        tmf.init(tks);

        ctx.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);

        SSLServerSocket serverSocket = (SSLServerSocket) ctx.getServerSocketFactory().createServerSocket(8443);
        serverSocket.setNeedClientAuth(true);

        while (true) {
            try {
                Socket s = serverSocket.accept();
                InputStream input = s.getInputStream();
                OutputStream utput = s.getOutputStream();

                BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(input);
                BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(output);

                byte[] buffer = new byte[20];
                int length = bis.read(buffer);
                System.out.println("Receive: " + new String(buffer, 0, length).toString());

                bos.write("Hello".getBytes());
                bos.flush();

                s.close();
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e);
            }
        }
    }
}
//加载服务端密钥ks.load和客户端公钥tks
ks.load(new FileInputStream("cert/kserver.ks"), "serverpass".toCharArray());
tks.load(new FileInputStream("cert/tserver.ks"), "serverpublicpass".toCharArray());
//KeyManagerFactory负责服务端,TrustManagerFactory 负责客户端
KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");

//私钥需要密码
kmf.init(ks, "serverpass".toCharArray());
tmf.init(tks);
//kmf.getKeyManagers()获取KeyManager,tmf.getTrustManagers()获取TrustManager
ctx.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);

//sslContext初始化后,就包含了服务端私钥和客户端公钥

II、客户端加载自己的私钥和客户端的公钥

import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.security.KeyStore;
import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocket;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

public class SSLTestClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SSLContext ctx = SSLContext.getInstance("SSL");

        KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");

        KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
        KeyStore tks = KeyStore.getInstance("JKS");

        ks.load(new FileInputStream("cert/kclient.ks"), "clientpass".toCharArray());
        tks.load(new FileInputStream("cert/tclient.ks"), "clientpublicpass".toCharArray());

        kmf.init(ks, "clientpass".toCharArray());
        tmf.init(tks);

        ctx.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);
        SSLSocket sslSocket = (SSLSocket) ctx.getSocketFactory().createSocket("localhost", 8443);
        InputStream input = sslSocket.getInputStream();
        OutputStream utput = sslSocket.getOutputStream();

        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(input);
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(output);

        bos.write("Hello".getBytes());
        bos.flush();

        byte[] buffer = new byte[20];
        int length = bis.read(buffer);
        System.out.println(new String(buffer, 0, length));

        sslSocket.close();   
    }

}

客户端的设置过程和服务端过程一样,只不过证书要改为客户端私钥和服务端公钥。

总结

服务器和客户端的SSL认证就是将对方发送过来的证书利用自己本地已经加载的证书进行校验,如果信任,就认证通过。<认证过程中被认证方会向认证方发送证书,证书中包含公钥>

  • 双向过程

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。


  • 单向过程

不需要认证客户端是否合法,只需要客户端验证服务端的证书,这时候只需要在客户端代码中加载服务端的CA证书即可。

客户端不再需要公钥和密钥,密钥在代码中不用再加载。

//加载服务器端的证书
tks.load(new FileInputStream("cert/tclient.ks"), "clientpublicpass".toCharArray());

①客户端的浏览器向服务器传送客户端SSL协议的版本号,加密算法的种类,产生的随机数,以及其他服务器和客户端之间通讯所需要的各种信息。

②服务器向客户端传送SSL协议的版本号,加密算法的种类,随机数以及其他相关信息,同时服务器还将向客户端传送自己的证书。

③客户利用服务器传过来的信息验证服务器的合法性,服务器的合法性包括:证书是否过期,发行服务器证书的CA是否可靠,发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的"发行者的数字签名",服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配。如果合法性验证没有通过,通讯将断开;如果合法性验证通过,将继续进行第四步。

④用户端随机产生一个用于后面通讯的"对称密码",然后用服务器的公钥(服务器的公钥从步骤②中的服务器的证书中获得)对其加密,然后将加密后的"预主密码"传给服务器。

⑤如果服务器要求客户的身份认证(在握手过程中为可选),用户可以建立一个随机数然后对其进行数据签名,将这个含有签名的随机数和客户自己的证书以及加密过的"预主密码"一起传给服务器。

⑥如果服务器要求客户的身份认证,服务器必须检验客户证书和签名随机数的合法性,具体的合法性验证过程包括:客户的证书使用日期是否有效,为客户提供证书的CA是否可靠,发行CA 的公钥能否正确解开客户证书的发行CA的数字签名,检查客户的证书是否在证书废止列表(CRL)中。检验如果没有通过,通讯立刻中断;如果验证通过,服务器将用自己的私钥解开加密的"预主密码 ",然后执行一系列步骤来产生主通讯密码(客户端也将通过同样的方法产生相同的主通讯密码)。

⑦服务器和客户端用相同的主密码即"通话密码",一个对称密钥用于SSL协议的安全数据通讯的加解密通讯。同时在SSL通讯过程中还要完成数据通讯的完整性,防止数据通讯中的任何变化。

⑧客户端向服务器端发出信息,指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥,同时通知服务器客户端的握手过程结束。

⑨服务器向客户端发出信息,指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥,同时通知客户端服务器端的握手过程结束。

⑩-SSL的握手部分结束,SSL安全通道的数据通讯开始,客户和服务器开始使用相同的对称密钥进行数据通讯,同时进行通讯完整性的检验。

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