关于SSL证书双向认证的原理过程

HTTPS是工作于SSL层之上的HTTP协议，SSL（安全套接层）工作于TCP层之上，向应用层提供了两个基本安全服务：认证和保密。SSL有三个子协议：握手协议，记录协议和警报协议。其中握手协议实现服务器与客户端的认证与密钥交换，记录协议进行数据加密并保证数据的完整性，警报协议则规定了错误类型和处理机制。

SSL握手协议包含4个阶段，下面简单介绍每个阶段。

双向认证 SSL 协议的具体过程

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。

SSL双向认证的例子

首先创建服务器端私有密钥和公共密钥

1, keytool -genkey -alias clientkey -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

下面创建客户器端私有密钥和公共密钥

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

把服务器端产生的公共密钥放到客户端, 同样把客户端创建的公共密钥放到服务器端.

下面是服务器端代码:

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 trustauth.cn.ssl.KeyManagerFactory;
import trustauth.cn.ssl.SSLContext;
import trustauth.cn.ssl.SSLServerSocket;
import trustauth.cn.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);
}
}
}
}

下面是客户端代码:
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 trustauth.cn.ssl.KeyManagerFactory;
import trustauth.cn.ssl.SSLContext;
import trustauth.cn.ssl.SSLSocket;
import trustauth.cn.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(“trustauth.cn”, 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();
}

}

常见的HTTPS传输, 不需要进行客户端认证, 也就是单向认证. 这时也就不需要创建客户端的私钥和公钥. 服务器端也只要配置一下服务器端的私钥即可, 当客户端浏览器访问时会生成一个证书文件,类似于上面创建的crt文件. 如果需要程序访问,可以通过这个crt文件生成一个keystore. 然后是用这个keystore作为trust keystore即可.

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