Java SSLSocket的使用

1. 什么是SSLSocket

JDK文档指出，SSLSocket扩展Socket并提供使用SSL或TLS协议的安全套接字。

这种套接字是正常的流套接字，但是它们在基础网络传输协议(如TCP)上添加了安全保护层。

具体安全方面的讨论见下一篇。本篇重点关注SSLSocket及相关几个类的使用。

 

2. SSLSocket和相关类

SSLSocket来自jsse(Java Secure Socket Extension)。

 

 

(1)SSLContext: 此类的实例表示安全套接字协议的实现， 它是SSLSocketFactory、SSLServerSocketFactory和SSLEngine的工厂。

 

(2)SSLSocket: 扩展自Socket

 

(3)SSLServerSocket: 扩展自ServerSocket

 

(4)SSLSocketFactory: 抽象类，扩展自SocketFactory, SSLSocket的工厂

 

(5)SSLServerSocketFactory: 抽象类，扩展自ServerSocketFactory, SSLServerSocket的工厂

 

(6)KeyStore: 表示密钥和证书的存储设施

 

(7)KeyManager: 接口，JSSE密钥管理器

 

(8)TrustManager: 接口，信任管理器(?翻译得很拗口)

 

(9)X590TrustedManager: TrustManager的子接口，管理X509证书，验证远程安全套接字

 

3. SSLContext的使用

 

 

 public static void main(String[] args) throws Exception {
     X509TrustManager x509m = new X509TrustManager() {

         @Override
         public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
             return null;
         }

         @Override
         public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain,
                 String authType) throws CertificateException {
         }

         @Override
         public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain,
                 String authType) throws CertificateException {
         }
     };
     // 获取一个SSLContext实例
     SSLContext s = SSLContext.getInstance("SSL");
     // 初始化SSLContext实例
     s.init(null, new TrustManager[] { x509m },
             new java.security.SecureRandom());
     // 打印这个SSLContext实例使用的协议
     System.out.println("缺省安全套接字使用的协议: " + s.getProtocol());
     // 获取SSLContext实例相关的SSLEngine
     SSLEngine e = s.createSSLEngine();
     System.out
             .println("支持的协议: " + Arrays.asList(e.getSupportedProtocols()));
     System.out.println("启用的协议: " + Arrays.asList(e.getEnabledProtocols()));
     System.out.println("支持的加密套件: "
             + Arrays.asList(e.getSupportedCipherSuites()));
     System.out.println("启用的加密套件: "
             + Arrays.asList(e.getEnabledCipherSuites()));
 }

 运行结果如下:

 

 

SSLContext.getProtocol(): 返回当前SSLContext对象的协议名称

SSLContext.init():  初始化当前SSLContext对象。 三个参数均可以为null。 详见JDK文档。

SSLEngine.getSupportedProtocols()等几个方法可以返回些 Engine上支持/已启用的协议、支持/已启用的加密套件

 

4. SSLSocket和SSLServerSocket的使用

这两个类的用法跟Socket/ServerSocket的用法比较类似。看下面的例子(主要为了验证SSLSocket的用法 ，I/O和多线程处理比较随意)

 

4.1 SSLServerSocket

(1)新建一个SSLServerSocket，并开始监听来自客户端的连接

 

 

 // 抛出异常
 // javax.net.ssl.SSLException: No available certificate or key corresponds
 // to the SSL cipher suites which are enabled.
 public static void notOk() throws IOException {
     SSLServerSocketFactory factory = (SSLServerSocketFactory) SSLServerSocketFactory
             .getDefault();
     SSLServerSocket server = (SSLServerSocket) factory
             .createServerSocket(10000);
     System.out.println("ok");
     server.accept();
 }

 server.accept()处抛出异常， 提示缺少证书。与ServerSocket不同， SSLServerSocket需要证书来进行安全验证。

 

使用keytool工具生成一个证书。 步骤如下， 得到一个名为cmkey的证书文件

 

 

(2)重新完善上面的代码。 主要增加两个功能： 使用名为cmkey的证书初始化SSLContext, echo客户端的消息。 代码如下

 

 

 // 启动一个ssl server socket
 // 配置了证书, 所以不会抛出异常
 public static void sslSocketServer() throws Exception {

     // key store相关信息
     String keyName = "cmkey";
     char[] keyStorePwd = "123456".toCharArray();
     char[] keyPwd = "123456".toCharArray();
     KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());

     // 装载当前目录下的key store. 可用jdk中的keytool工具生成keystore
     InputStream in = null;
     keyStore.load(in = Test2.class.getClassLoader().getResourceAsStream(
             keyName), keyPwd);
     in.close();

     // 初始化key manager factory
     KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory
             .getDefaultAlgorithm());
     kmf.init(keyStore, keyPwd);

     // 初始化ssl context
     SSLContext context = SSLContext.getInstance("SSL");
     context.init(kmf.getKeyManagers(),
             new TrustManager[] { new MyX509TrustManager() },
             new SecureRandom());

     // 监听和接收客户端连接
     SSLServerSocketFactory factory = context.getServerSocketFactory();
     SSLServerSocket server = (SSLServerSocket) factory
             .createServerSocket(10002);
     System.out.println("ok");
     Socket client = server.accept();
     System.out.println(client.getRemoteSocketAddress());

     // 向客户端发送接收到的字节序列
     OutputStream output = client.getOutputStream();

     // 当一个普通 socket 连接上来, 这里会抛出异常
     // Exception in thread "main" javax.net.ssl.SSLException: Unrecognized
     // SSL message, plaintext connection?
     InputStream input = client.getInputStream();
     byte[] buf = new byte[1024];
     int len = input.read(buf);
     System.out.println("received: " + new String(buf, 0, len));
     output.write(buf, 0, len);
     output.flush();
     output.close();
     input.close();

     // 关闭socket连接
     client.close();
     server.close();
 }

 

4.2 SSLSocket

(1)我们先使用一个普通的Socket尝试连接服务器端

 

 // 通过socket连接服务器
 public static void socket() throws UnknownHostException, IOException {
     Socket s = new Socket("localhost", 10002);
     System.out.println(s);
     System.out.println("ok");

     OutputStream output = s.getOutputStream();
     InputStream input = s.getInputStream();

     output.write("alert".getBytes());
     System.out.println("sent: alert");
     output.flush();

     byte[] buf = new byte[1024];
     int len = input.read(buf);
     System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));
 }

 结果客户端和服务器端都出错。 客户端的错误是接收到乱码。 

服务器则抛出异常

javax.net.ssl.SSLException: Unrecognized SSL message, plaintext connection?

 

(2)改成SSLSocket， 但是不使用证书。客户端抛出sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target

 

 

 // 不使用证书, 通过ssl socket连接服务器
 // 抛出异常, 提示找不到证书
 public static void sslSocket() throws UnknownHostException, IOException {
     SSLSocketFactory factory = (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory
             .getDefault();
     SSLSocket s = (SSLSocket) factory.createSocket("localhost", 10002);
     System.out.println("ok");

     OutputStream output = s.getOutputStream();
     InputStream input = s.getInputStream();

     output.write("alert".getBytes());
     System.out.println("sent: alert");
     output.flush();

     byte[] buf = new byte[1024];
     int len = input.read(buf);
     System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));
 }

程序客户在不持有证书的情况下直接进行连接，服务器端会产生运行时异常javax.net.ssl.SSLHandshakeException: Received fatal alert: certificate_unknown，不允许进行连接。 我们可以指定像下面这样执行客户端，服务器端可以成功echo客户端的发出的字符串"alert"

 

 java  -Djavax.net.ssl.trustStore=cmkey Client

 

这里的cmkey即前面生成的证书文件。

 

(3)改成SSLSocket， 对SSLContext进行如下初始化。

 

 public static void sslSocket2() throws Exception {
     SSLContext context = SSLContext.getInstance("SSL");
                // 初始化
     context.init(null,
             new TrustManager[] { new Test2.MyX509TrustManager() },
             new SecureRandom());
     SSLSocketFactory factory = context.getSocketFactory();
     SSLSocket s = (SSLSocket) factory.createSocket("localhost", 10002);
     System.out.println("ok");

     OutputStream output = s.getOutputStream();
     InputStream input = s.getInputStream();

     output.write("alert".getBytes());
     System.out.println("sent: alert");
     output.flush();

     byte[] buf = new byte[1024];
     int len = input.read(buf);
     System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));
 }

 服务器端可以成功echo客户端的发出的字符串"alert"。 完整代码见附件。

 

 

参考  http://java.ccidnet.com/art/3737/20060808/789375_1.html

 http://blog.csdn.net/scliu0718/article/details/7198889

http://www.iteye.com/topic/1114800