Java实现 SSL双向认证

Java实现 SSL双向认证

SSL 协议的握手协议分为单向认证和双向认证，其中双向认证具有多种实现方式，下面介绍关于Java如何实现 SSL双向认证。

模拟场景：
Server端和Client端通信，需要进行授权和身份的验证，即Client只能接受Server的消息，Server只能接受Client的消息。

实现技术：
JSSE（Java Security Socket Extension）
是Sun为了解决在Internet上的安全通讯而推出的解决方案。它实现了SSL和TSL（传输层安全）协议。在JSSE中包含了数据加密，服务器验证，消息完整性和客户端验证等技术。通过使用JSSE，开发人员可以在客户机和服务器之间通过TCP/IP协议安全地传输数据。

为了实现消息认证。

Server需要：
1）KeyStore: 其中保存服务端的私钥
2）Trust KeyStore:其中保存客户端的授权证书
同样，Client需要：
1）KeyStore：其中保存客户端的私钥
2）Trust KeyStore：其中保存服务端的授权证书

在这里我还是推荐使用Java自带的keytool命令，去生成这样信息文件。当然目前非常流行的开源的生成SSL证书的还有OpenSSL。OpenSSL用C语言编写，跨系统。但是我们可能在以后的过程中用java程序生成证书的方便性考虑，还是用JDK自带的keytool。
1）生成服务端私钥，并且导入到服务端KeyStore文件中
keytool -genkey -alias serverkey -keystore kserver.keystore
过程中，分别需要填写，根据需求自己设置就行
keystore密码：123456
名字和姓氏：jin
组织单位名称：none
组织名称：none
城市或区域名称：BJ
州或省份名称：BJ
国家代码：CN
serverkey私钥的密码，不填写和keystore的密码一致。这里千万注意，直接回车就行了，不用修改密码。否则在后面的程序中以及无法直接应用这个私钥，会报错。

就可以生成kserver.keystore文件
server.keystore是给服务端用的，其中保存着自己的私钥

2）根据私钥，导出服务端证书
keytool -export -alias serverkey -keystore kserver.keystore -file server.crt
server.crt就是服务端的证书

3）将服务端证书，导入到客户端的Trust KeyStore中
keytool -import -alias serverkey -file server.crt -keystore tclient.keystore
tclient.keystore是给客户端用的，其中保存着受信任的证书

采用同样的方法，生成客户端的私钥，客户端的证书，并且导入到服务端的Trust KeyStore中
1）keytool -genkey -alias clientkey -keystore kclient.keystore
2）keytool -export -alias clientkey -keystore kclient.keystore -file client.crt
3）keytool -import -alias clientkey -file client.crt -keystore tserver.keystore

如此一来，生成的文件分成两组
服务端保存：kserver.keystore tserver.keystore
客户端保存：kclient.keystore tclient.kyestore

以下是通过Java Socket通信程序来验证我们生成的证书是否可用。

客户端：

客户端代码

1. package examples.ssl;

2. 
   

3. import java.io.BufferedInputStream;

4. import java.io.BufferedOutputStream;

5. import java.io.FileInputStream;

6. import java.io.IOException;

7. import java.io.InputStream;

8. import java.io.OutputStream;

9. import java.security.KeyStore;

10. 
    

11. import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;

12. import javax.net.ssl.SSLContext;

13. import javax.net.ssl.SSLSocket;

14. import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

15. 
    

16. /**

17. * SSL Client

18. *

19. */

20. public class SSLClient {

21. 
    

22. private static final String DEFAULT_HOST = “127.0.0.1”;

23. private static final int DEFAULT_PORT = 7777;

24. 
    

25. private static final String CLIENT_KEY_STORE_PASSWORD = “123456”;

26. private static final String CLIENT_TRUST_KEY_STORE_PASSWORD = “123456”;

27. 
    

28. private SSLSocket sslSocket;

29. 
    

30. /**

31. * 启动客户端程序

32. *

33. * @param args

34. */

35. public static void main(String[] args) {

36. SSLClient client = new SSLClient();

37. init();

38. process();

39. }

40. 
    

41. /**

42. * 通过ssl socket与服务端进行连接,并且发送一个消息

43. */

44. public void process() {

45. if (sslSocket == null) {

46. out.println(“ERROR”);

47. return;

48. }

49. try {

50. InputStream input = sslSocket.getInputStream();

51. OutputStream output = sslSocket.getOutputStream();

52. 
    

53. BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(input);

54. BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(output);

55. 
    

56. write(“Client Message”.getBytes());

57. flush();

58. 
    

59. byte[] buffer = new byte[20];

60. read(buffer);

61. out.println(new String(buffer));

62. 
    

63. close();

64. } catch (IOException e) {

65. out.println(e);

66. }

67. }

68. 
    

69. /**

70. *

    • *

    • ssl连接的重点:

    • *

    • 初始化SSLSocket

    • *

    • 导入客户端私钥KeyStore，导入客户端受信任的KeyStore(服务端的证书)

    • *

71. */

72. public void init() {

73. try {

74. SSLContext ctx = SSLContext.getInstance(“SSL”);

75. 
    

76. KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(“SunX509”);

77. TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(“SunX509”);

78. 
    

79. KeyStore ks = KeyStore.getInstance(“JKS”);

80. KeyStore tks = KeyStore.getInstance(“JKS”);

81. 
    

82. load(new FileInputStream(“E://kclient.keystore”), CLIENT_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

83. load(new FileInputStream(“E://tclient.keystore”), CLIENT_TRUST_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

84. 
    

85. init(ks, CLIENT_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

86. init(tks);

87. 
    

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

89. 
    

90. sslSocket = (SSLSocket) ctx.getSocketFactory().createSocket(DEFAULT_HOST, DEFAULT_PORT);

91. } catch (Exception e) {

92. out.println(e);

93. }

94. }

95. 
    

96. }

服务器端：

Java代码

1. package examples.ssl;

2. 
   

3. import java.io.BufferedInputStream;

4. import java.io.BufferedOutputStream;

5. import java.io.FileInputStream;

6. import java.io.InputStream;

7. import java.io.OutputStream;

8. import java.net.Socket;

9. import java.security.KeyStore;

10. 
    

11. import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;

12. import javax.net.ssl.SSLContext;

13. import javax.net.ssl.SSLServerSocket;

14. import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

15. 
    

16. /***********************************************************************************************************************

17. *

    • *

    • 1)生成服务端私钥

    • *

    • keytool -genkey -alias serverkey -keystore kserver.keystore

    • *

    • 2)根据私钥,到处服务端证书

    • *

    • keytool -exoport -alias serverkey -keystore kserver.keystore -file server.crt

    • *

    • 3)把证书加入到客户端受信任的keystore中

    • *

    • keytool -import -alias serverkey -file server.crt -keystore tclient.keystore

    • *

18. **********************************************************************************************************************/

19. 
    

20. /**

21. * SSL Server

22. *

23. */

24. public class SSLServer {

25. 
    

26. private static final int DEFAULT_PORT = 7777;

27. 
    

28. private static final String SERVER_KEY_STORE_PASSWORD = “123456”;

29. private static final String SERVER_TRUST_KEY_STORE_PASSWORD = “123456”;

30. 
    

31. private SSLServerSocket serverSocket;

32. 
    

33. /**

34. * 启动程序

35. *

36. * @param args

37. */

38. public static void main(String[] args) {

39. SSLServer server = new SSLServer();

40. init();

41. start();

42. }

43. 
    

44. /**

45. *

    • *

    • 听SSL Server Socket

    • *

    • 由于该程序不是演示Socket监听，所以简单采用单线程形式，并且仅仅接受客户端的消息，并且返回客户端指定消息

    • *

46. */

47. public void start() {

48. if (serverSocket == null) {

49. out.println(“ERROR”);

50. return;

51. }

52. while (true) {

53. try {

54. Socket s = serverSocket.accept();

55. InputStream input = s.getInputStream();

56. OutputStream output = s.getOutputStream();

57. 
    

58. BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(input);

59. BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(output);

60. 
    

61. byte[] buffer = new byte[20];

62. read(buffer);

63. out.println(new String(buffer));

64. 
    

65. write(“Server Echo”.getBytes());

66. flush();

67. 
    

68. close();

69. } catch (Exception e) {

70. out.println(e);

71. }

72. }

73. }

74. 
    

75. /**

76. *

    • *

    • ssl连接的重点:

    • *

    • 初始化SSLServerSocket

    • *

    • 导入服务端私钥KeyStore，导入服务端受信任的KeyStore(客户端的证书)

    • *

77. */

78. public void init() {

79. try {

80. SSLContext ctx = SSLContext.getInstance(“SSL”);

81. 
    

82. KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(“SunX509”);

83. TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(“SunX509”);

84. 
    

85. KeyStore ks = KeyStore.getInstance(“JKS”);

86. KeyStore tks = KeyStore.getInstance(“JKS”);

87. 
    

88. load(new FileInputStream(“E://kserver.keystore”), SERVER_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

89. load(new FileInputStream(“E://tserver.keystore”), SERVER_TRUST_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

90. 
    

91. init(ks, SERVER_KEY_STORE_PASSWORD.toCharArray());

92. init(tks);

93. 
    

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

95. 
    

96. serverSocket = (SSLServerSocket) ctx.getServerSocketFactory().createServerSocket(DEFAULT_PORT);

97. setNeedClientAuth(true);

98. } catch (Exception e) {

99. printStackTrace();

100. }

101. }

102. }