SSL Tomcat 双向认证

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基本逻辑：
1、生成服务端密钥库并导出证书；
2、生成客户端密钥库并导出证书；
3、根据服务端密钥库生成客户端信任的证书；
4、将客户端证书导入服务端密钥库；
5、将服务端证书导入浏览器。

基本思路解析：通信双方在建立连接时，服务端会下发服务端证书，如果服务端证书所颁发的CA根证书在客户端的信任颁发列表中，客户端认证服务器通过，然后客户端发送自己的证书到服务端，如果该客户端证书在服务端证书信任列表中，通过。

免费做法：自己制作CA根证书，同时生成服务端和客户端证书，将服务端证书加入CA根证书信任列表，将客户端证书加入服务端信任列表，将CA根证书安装到客户端系统（win7 Mac 浏览器）证书信任列表中，即可通讯，此种做法不会有颁发机构的绿色安全提示。

付费做法：在付费CA证书机构中，上传自有服务端证书或购买下载机构颁发的服务端证书。

构建演示系统
演示环境：
JDK：1.6.0_32
Tomcat：apache-tomcat-7.0.27
开发工具：MyEclipse 10
浏览器：Internet Explorer 9

生成密钥库和证书
可参考以下密钥生成脚本，根据实际情况做必要的修改，其中需要注意的是：服务端的密钥库参数“CN”必须与服务端的IP地址相同，否则会报错，客户端的任意。

此间要注意，提醒的域名可以随意写一个泛域名，在本机测试可以修改host文件。

1、生成服务器证书库

keytool -validity 365 -genkey -v -alias server -keyalg RSA -keystore E:\ssl\server.keystore -dname "CN=127.0.0.1,OU=icesoft,O=icesoft,L=Haidian,ST=Beijing,c=cn" -storepass 123456 -keypass 123456


2、生成客户端证书库

keytool -validity 365 -genkeypair -v -alias client -keyalg RSA -storetype PKCS12 -keystore E:\ssl\client.p12 -dname "CN=client,OU=icesoft,O=icesoft,L=Haidian,ST=Beijing,c=cn" -storepass 123456 -keypass 123456


3、从客户端证书库中导出客户端证书

keytool -export -v -alias client -keystore E:\ssl\client.p12 -storetype PKCS12 -storepass 123456 -rfc -file E:\ssl\client.cer


4、从服务器证书库中导出服务器证书

keytool -export -v -alias server -keystore E:\ssl\server.keystore -storepass 123456 -rfc -file E:\ssl\server.cer


5、生成客户端信任证书库(由服务端证书生成的证书库)

keytool -import -v -alias server -file E:\ssl\server.cer -keystore E:\ssl\client.truststore -storepass 123456


6、将客户端证书导入到服务器证书库(使得服务器信任客户端证书)

keytool -import -v -alias client -file E:\ssl\client.cer -keystore E:\ssl\server.keystore -storepass 123456


7、查看证书库中的全部证书

keytool -list -keystore E:\ssl\server.keystore -storepass 123456

Tomat 配置双向认真

使用文本编辑器编辑${catalina.base}/conf/server.xml
找到Connector port="8443"的标签，取消注释，并修改成如下：

<Connector port="8443" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol" SSLEnabled="true"
               maxThreads="150" scheme="https" secure="true"
               clientAuth="true" sslProtocol="TLS"
               keystoreFile="${catalina.base}/key/server.keystore" keystorePass="123456"
               truststoreFile="${catalina.base}/key/server.keystore" truststorePass="123456"/>

备注：
keystoreFile：指定服务器密钥库，可以配置成绝对路径，如“D:/key/server.keystore”，本例中是在Tomcat目录中创建了一个名称为key的文件夹，仅供参考。
keystorePass：密钥库生成时的密码
truststoreFile：受信任密钥库，和密钥库相同即可
truststorePass：受信任密钥库密码

注意：clientAuth="true"即代表双向认证，true必填truststoreFile客户端证书信任。

建立演示项目
项目结构图：
项目名称：SSL（随意）


SSLServlet.java

package com.icesoft.servlet;

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.security.cert.X509Certificate;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

/**
 * <p>
 * SSL Servlet
 * </p>
 * 
 * @author IceWee
 * @date 2012-6-4
 * @version 1.0
 */
public class SSLServlet extends HttpServlet {

    private static final long serialVersionUID = 1601507150278487538L;
    private static final String ATTR_CER = "javax.servlet.request.X509Certificate";
    private static final String CONTENT_TYPE = "text/plain;charset=UTF-8";
    private static final String DEFAULT_ENCODING = "UTF-8";
    private static final String SCHEME_HTTPS = "https";

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        response.setContentType(CONTENT_TYPE);
        response.setCharacterEncoding(DEFAULT_ENCODING);
        PrintWriter out = response.getWriter();
        X509Certificate[] certs = (X509Certificate[]) request.getAttribute(ATTR_CER);
        if (certs != null) {
            int count = certs.length;
            out.println("共检测到[" + count + "]个客户端证书");
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                out.println("客户端证书 [" + (++i) + "]： ");
                out.println("校验结果：" + verifyCertificate(certs[--i]));
                out.println("证书详细：\r" + certs[i].toString());
            }
        } else {
            if (SCHEME_HTTPS.equalsIgnoreCase(request.getScheme())) {
                out.println("这是一个HTTPS请求，但是没有可用的客户端证书");
            } else {
                out.println("这不是一个HTTPS请求，因此无法获得客户端证书列表 ");
            }
        }
        out.close();
    }

    public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
            throws ServletException, IOException {
        doGet(request, response);
    }
    
    /**
     * <p>
     * 校验证书是否过期
     * </p>
     * 
     * @param certificate
     * @return
     */
    private boolean verifyCertificate(X509Certificate certificate) {
        boolean valid = true;
        try {
            certificate.checkValidity();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            valid = false;
        }
        return valid;
    }

}

web.xml
说明：该演示项目强制使用了SSL，即普通的HTTP请求也会强制重定向为HTTPS请求，配置在最下面，可以去除，这样HTTP和HTTPS都可以访问。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app version="3.0" 
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee" 
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" 
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee 
    http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd">
      <display-name>Secure Sockets Layer</display-name>    
    
    <servlet>
        <servlet-name>SSLServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.icesoft.servlet.SSLServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>SSLServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/sslServlet</url-pattern>
    </servlet-mapping>
    
    <welcome-file-list>
      <welcome-file>index.jsp</welcome-file>
    </welcome-file-list>

    <!-- 强制SSL配置，即普通的请求也会重定向为SSL请求 -->  
    <security-constraint>
        <web-resource-collection>
            <web-resource-name>SSL</web-resource-name>
            <url-pattern>/*</url-pattern><!-- 全站使用SSL -->
        </web-resource-collection>
        <user-data-constraint>
            <description>SSL required</description>
            <!-- CONFIDENTIAL: 要保证服务器和客户端之间传输的数据不能够被修改，且不能被第三方查看到 -->
            <!-- INTEGRAL: 要保证服务器和client之间传输的数据不能够被修改 -->
            <!-- NONE: 指示容器必须能够在任一的连接上提供数据。（即用HTTP或HTTPS，由客户端来决定）-->
            <transport-guarantee>CONFIDENTIAL</transport-guarantee>
        </user-data-constraint>
    </security-constraint>
</web-app>

index.jsp 访问页面：

<%@ page language="java" pageEncoding="UTF-8"%>

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">
<html>
<head>
<title>客户端证书上传</title>
<meta http-equiv="pragma" content="no-cache">
<meta http-equiv="cache-control" content="no-cache">
<meta http-equiv="expires" content="0">    
</head>
<body>
<form action="${pageContext.request.contextPath}/sslServlet" method="post">
    <input type="submit"  value="提交证书"/>
</form>
</body>
</html>

演示及配置
发布演示项目，通过浏览器访问：http://127.0.0.1:8080/SSL或https://127.0.0.1:8443/SSL，得到相同的结果，如图：






得到如上结果的原始是因为客户端没有通过服务端的安全认证，说白了，系统就没有加载这个证书来请问服务器，根本没有发送客户端证书，接下来将服务端给客户端颁发的证书导入到浏览器中：

双击“client.p12”


弹出窗口，下一步


默认，下一步


输入生成密钥时的密码“123456”，下一步


下一步


完成


成功



再次访问http://127.0.0.1:8080/SSL或https://127.0.0.1:8443/SSL，弹出提示框：



点击确定后，IE浏览器自动阻止了继续访问，并给予警告提示，原因是浏览器中未导入该网站的可信证书





点击“继续浏览此网站”，弹出提示，点击确定



哇！鲜红的地址栏，够醒目吧！你访问的网站不安全那，亲！



点击“提交证书”按钮，返回正确结果！



可以看出，客户端并没有服务端那么严格，只要未通过验证就甭想访问，下面将服务端生成的信任证书导入到浏览器的根证书中，这样红色的地址栏就会消失了！
开始导入服务端信任证书，不能双击“server.cer”，需要手动导入到受信任的根证书机构中去。


浏览器Internet选项-内容-证书



点击“受信任的根证书颁发机构”



点击“导入”



下一步



手动选择“server.cer”，下一步




下一步



完成


点“是”




成功



可以看到我们刚刚导入的根证书



把所有浏览器窗口都关掉，再次访问网站，发现鲜红色已经逝去



点击“提交证书”按钮，一切正常了，双向认证的DEMO结束了！

总结疑点：

1、确信已经明白单向和双向认证的区别，在双向认证中，客户端请求必须带有客户端证书，这也就解释了很多网站是单向认证，使用HttpClient等第三方库，可以不携带证书而直接请求https链接的原因所在；

2、请勿钻于各种证书的格式，在前一片文章中，罗列了很多证书的格式，说白了，他们都是存储钥匙的文件而已，只不过不同的服务器所需要的证书格式不同，这也是不同厂商解析不同的原因而已；

3、要明白ca证书为什么要付费，因为在系统中存在着默认信任的机构，如果不付费，我们还需要用户将我们的ca根证书安装在系统中；

4、CA证书中，有不同等级划分，例如OV，EV等，不同的区别自行查阅即可；

5、再次给出两个程序，分别为服务端开启验证和客户端携带证书请求的Java实例：

package org.fanmi.JavaDemo;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.*;
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.SSLServerSocketFactory;

public class KeystoreTest {

    /**
     * name:KeystoreTest
     * author:suju
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String key = "E:\\ssl\\server.keystore";
        KeyStore keystore = KeyStore.getInstance("JKS");
        // keystore的类型，默认是jks
        keystore.load(new FileInputStream(key), "123456".toCharArray());
        // 创建jkd密钥访问库 123456是keystore密码。
        KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
        kmf.init(keystore, "123456".toCharArray());
        // asdfgh是key密码。
        // 创建管理jks密钥库的x509密钥管理器，用来管理密钥，需要key的密码
        SSLContext sslc = 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。
        sslc.init(kmf.getKeyManagers(), null, null);
        // 第二个参数TrustManager[] 是认证管理器，在需要双向认证时使用，
        // 构造ssl环境

        SSLServerSocketFactory sslfactory = sslc.getServerSocketFactory();
        SSLServerSocket serversocket = (SSLServerSocket) sslfactory
                .createServerSocket(9999);
        // 创建serversocket，监听，并传输数据来验证授权
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            final Socket socket = serversocket.accept();
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        InputStream is = socket.getInputStream();
                        OutputStream os = socket.getOutputStream();
                        byte[] buf = new byte[1024];
                        int len = is.read(buf);
                        System.out.println(new String(buf));
                        os.write("ssl test".getBytes());
                        os.close();
                        is.close();
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
            }).start();
        }
        serversocket.close();
    }
}

package org.fanmi.JavaDemo;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.security.KeyStore;

import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocket;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

public class KeystoreTestClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String key = "E:\\ssl\\client.truststore";
        KeyStore keystore = KeyStore.getInstance("JKS"); // 创建一个keystore来管理密钥库
        keystore.load(new FileInputStream(key), "123456".toCharArray());
        // 创建jkd密钥访问库
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");
        tmf.init(keystore); // 验证数据，可以不传入key密码
        // 创建TrustManagerFactory,管理授权证书
        SSLContext sslc = 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。
        sslc.init(null, tmf.getTrustManagers(), null);
        // KeyManager[] 第一个参数是授权的密钥管理器，用来授权验证。第二个是被授权的证书管理器，
        // 用来验证服务器端的证书。只验证服务器数据，第一个管理器可以为null
        // 构造ssl环境

        SSLSocketFactory sslfactory = sslc.getSocketFactory();
        SSLSocket socket = (SSLSocket) sslfactory.createSocket("127.0.0.1", 9999);
        // 创建serversocket通过传输数据来验证授权

        InputStream is = socket.getInputStream();
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        os.write("client".getBytes());
        byte[] buf = new byte[1024];
        int len = is.read(buf);
        System.out.println(new String(buf));
        os.close();
        is.close();
    }

}

注意：KeyStore keystore=KeyStore.getInstance("JKS") 这句程序JKS参数代表着加载证书的方式，跟生成证书的格式一致即可。

完结