1、环境准备
1.1、 Nginx
Nginx版本:1.12.0
Nginx为了支持Https需要安装http_ SSL _module模块。在编译时需要带上–with-http_ssl_module参数。
./configure --prefix=/usr/local/nginx --with-http_ssl_module | |
make && make install |
然后通过./nginx -V查看有没有–with-http_ssl_module参数。
1.2、 OpenSSL 生成公私钥
无论是客户端还是服务端,都可以使用openssl命令来生成公私钥,前提是需要安装好openssl。
生成服务端私钥
openssl genrsa [-out filename] [numbits]
比如:生成一个名为 server .key的私钥,长度1024。
openssl genrsa -out server.key
生成服务端公钥证书
openssl req -new -x [-key keyfile] [-out crtfile] [-days numdays]
比如:生成一个名为server.crt的证书,有效期10年。
openssl req -new -x -key server.key -out server.crt -days 3650
依次会要求输入国家、省市、公司单位、域名、邮箱等信息。
最关键的是域名信息 com mon Name,这里需要填写服务器的域名地址,比如test.com;也可以填写泛域名,比如*.test.com;如果没有域名,可以直接填写服务端ip地址。
通过以上2步,已经生成了私钥server.key,公钥证书server.crt。
生成客户端公私钥
openssl genrsa -out client.key | |
openssl req -new -x -key client.key -out client.crt -days 3650 | |
openssl pkcs -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12 |
最后会将公私钥两个文件合成得到一个p12文件,p12文件主要用于客户端(包括Postman、浏览器、 Java 客户端等)发起https请求提供公私钥。
还可以利用Java自带的keytool工具来生成公私钥,并且可以和open ssl 生成的公私钥进行互相转换。具体可以参考文末的附录。
2、单向认证配置和客户端调用
2.1、Nginx配置
编辑nginx.conf文件在http{…}配置块中新增一个server配置块。
# 负载均衡配置 | |
upstream backend { | |
server.168.0.1:10900; | |
server.168.0.2:10900; | |
server.168.0.3:10900; | |
} | |
server { | |
listen ssl; | |
server_name localhost; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
ssl_session_cache shared:SSL:m; | |
ssl_session_timeoutm; | |
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD; | |
ssl_prefer_server_ciphers on; | |
access_log logs/access.log; # 单独指定输出访问日志 | |
error_log logs/error.log; # # 单独指定输出错误日志 | |
location / { | |
proxy_pass | |
} | |
} |
单向认证只需要配置服务器的公私钥即可,这里的相对路径是相对Nginx的配置文件nginx.conf的路径而言的。而输出日志的相对路径是相对于conf目录的路径而言。
2.2、Postman调用
只需要把原来请求的http替换成https即可,不需要做其它任何改动。
2.3、浏览器调用
也是把http替换成https就行了。
如果浏览器提示有风险NET::ERR_CERT_AUTHORITY_INVALID,这主要是服务端证书是我们自己通过命令生成签发的,不是来自于正规的CA机构签发,所以导致浏览器不信任,可以点击 高级 -> 继续前往 即可。
注意这里最好使用谷歌浏览器测试 ,国内一些浏览器可能会提示NET::ERR_CERT_REVOKED证书已被吊销,达不到测试效果。
2.4、Java客户端调用
网上很多都是采用 httpclient 作为http库,这里比较推荐使用Hutool工具包。
<dependency> | |
<groupId>cn.hutool</groupId> | |
<artifactId>hutool-all</artifactId> | |
<version>.2.4</version> | |
</dependency> | |
HttpResponse httpResponse = HttpRequest.post("#;") | |
. ContentType ("text/plain") | |
.body("requestBody") | |
.execute(); | |
System.out.println(httpResponse.getStatus()); | |
System.out.println(httpResponse.body()); |
只要把原来的http替换成https就行,非常的方便!
3、双向认证配置和客户端调用
3.1、Nginx配置
也是在http{…}配置块中新增一个server配置块。
# 负载均衡配置 | |
upstream backend { | |
server.168.0.1:10900; | |
server.168.0.2:10900; | |
server.168.0.3:10900; | |
} | |
server { | |
listen ssl; | |
server_name a.com; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
ssl_client_certificate ../clientcrt/clientA.crt; # client公钥证书 | |
ssl_verify_client on; # 开启客户端证书验证 | |
ssl_session_cache shared:SSL:m; | |
ssl_sess io n_timeout 5m; | |
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD; | |
ssl_prefer_server_ciphers on; | |
access_log logs/a_access.log; | |
error_log logs/a_error.log; | |
location / { | |
proxy_pass | |
} | |
} |
因为是双向认证,不仅客户端要认证服务端,服务端也需要认证客户端,所以相较于单向认证,会多出以下2个配置参数:
- ssl_verify_client on 表示开启双向认证,服务端也要认证客户端,该参数默认是off关闭。
- ssl_client_certificate 配置客户端公钥证书存放的路径位置。
3.2、Postman调用
- 在设置General中先把SSL certificate verification关掉。
- 然后在Certificates中配置客户端公私钥证书。注意这里的地址和端口要与实际的一致,否则请求时会认证失败。
- 或者可以只配置p12文件,同时也要配置p12文件的密码。p12文件可以认为是一对公私钥的合体文件,通常会有密码保护;可以通过openssl命令生成(将公私钥两个文件合成得到一个p12文件)。
- 最后发起请求
3.3、浏览器调用
浏览器一般用单向认证会比较多,双向认证的详细配置步骤这里就不多啰嗦了。主要就是把自己客户端的p12文件导入到自己电脑的证书列表中再访问服务端,如果提示服务端的证书有风险,点击继续就行。
3.4、Java客户端调用
这里我们使用httpclient来发起https的请求进行双向认证。
<dependency> | |
<groupId>org. apache .httpcomponents</groupId> | |
<artifactId>httpclient</artifactId> | |
<version>.5.8</version> | |
</dependency> |
不过也分为2种方式:
- 一种是要把服务端公钥证书导入到客户端JDK的cacerts文件中;
- 另一种则是把服务端的公钥证书自行生成一个truststore信任库,由客户端程序读取这个信任库然后发起https请求进行双向认证。
3.4.1、导入cacerts进行访问
# 切换到jdk的security目录 | |
cd $JAVA_HOME/jre/lib/security | |
# 将服务端证书导入cacerts文件中,指定别名myserver,-file参数指定的就是服务端公钥证书的路径 | |
keytool -import -alias myserver -keystore cacerts -storepass changeit -file C:/Users/my/Desktop/cert/server_ssl/server.crt | |
# 查看所有证书 | |
keytool -list -keystore cacerts -storepass changeit | |
# 删除指定别名的证书 | |
keytool -delete -alias myserver -keystore cacerts -storepass changeit |
示例代码
import org.apache.http.HttpEntity; | |
import org.apache.http.client.config.RequestConfig; | |
import org.apache.http.client.methods. close ableHttpResponse; | |
import org.apache.http.client.methods.HttpPost; | |
import org.apache.http.conn.ssl.SSLConnectionSocketFactory; | |
import org.apache.http.entity.ContentType; | |
import org.apache.http.entity.StringEntity; | |
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient; | |
import org.apache.http.impl.client.HttpClients; | |
import org.apache.http.ssl.SSLContexts; | |
import org.apache.http.util.EntityUtils; | |
import org.junit.Test; | |
import javax.net.ssl.SSLContext; | |
import java.io.File; | |
import java.io.FileInputStream; | |
import java.io.InputStream; | |
import java.security.KeyStore; | |
public class SSLTestCase { | |
/** | |
* 客户端p证书路径 | |
*/ | |
private String pfxPath = "C:/Users/my/Desktop/cert/client.p"; | |
/** | |
* 客户端p证书密码 | |
*/ | |
private String pfxPasswd = ""; | |
private String url = "#;; | |
@Test | |
public void SSLTestCase() throws Exception { | |
/** | |
*.加载P12证书 | |
*/ | |
KeyStore keyStore = KeyStore. getInstance ("PKCS12"); | |
InputStream instream = new FileInputStream(new File(pfxPath)); | |
try { | |
keyStore.load(instream, pfxPasswd.toCharArray()); | |
} finally { | |
instream.close(); | |
} | |
SSLContext sslcontext = SSLContexts.custom().loadKeyMaterial(keyStore, pfxPasswd.toCharArray()).build(); | |
SSLConnectionSocketFactory sslsf = new SSLConnectionSocketFactory(sslcontext, | |
new String[]{"TLSv"}, // supportedProtocols ,这里可以根据实际情况设置 | |
null, | |
SSLConnectionSocketFactory.getDefaultHostnameVerifier()); | |
/** | |
*.使用httpclient4.5.8发送post请求 | |
*/ | |
CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.custom().setSSLSocketFactory(sslsf).build(); | |
// 设置超时时间 | |
RequestConfig requestConfig = RequestConfig.custom() | |
.setConnectTimeout() | |
.setSocketTimeout().build(); | |
CloseableHttpResponse response = null; | |
try { | |
HttpPost httpPost = new HttpPost(url); | |
httpPost.setConfig(requestConfig); | |
// httpPost.addHeader("Connection", "keep-alive"); // 设置一些header等 | |
String requestBody = "requestBody"; | |
// StringEntity stringEntity = new StringEntity(requestBody, "UTF-"); | |
StringEntity stringEntity = new StringEntity(requestBody, ContentType.create("text/plain", "UTF-")); | |
httpPost.setEntity(stringEntity); | |
response = httpclient.execute(httpPost); | |
HttpEntity entity = response.getEntity(); | |
String respBody = EntityUtils.toString(response.getEntity(), "UTF-"); | |
EntityUtils.consume(entity); | |
System.out.println(respBody); | |
} finally { | |
if (httpclient != null) { | |
httpclient.close(); | |
} | |
if (response != null) { | |
response.close(); | |
} | |
} | |
} | |
} | |
3.4.2、自行生成truststore信任库文件进行访问
如果服务器的JDK/JRE不能随便改动,我们还可以自行生成truststore信任库,由程序来读取这个信任库中的证书。
# -keystore参数指定生成后的truststore文件,-file参数指定服务公钥证书路径 | |
keytool -keystore C:/Users/my/Desktop/cert/server_ssl/server.truststore -keypass -storepass 654321 -alias myservertruststore -import -trustcacerts -file C:/Users/my/Desktop/cert/server_ssl/server.crt |
示例代码
import org.apache.http.HttpEntity; | |
import org.apache.http.client.config.RequestConfig; | |
import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse; | |
import org.apache.http.client.methods.HttpPost; | |
import org.apache.http.conn.ssl.SSLConnectionSocketFactory; | |
import org.apache.http.entity.ContentType; | |
import org.apache.http.entity.StringEntity; | |
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient; | |
import org.apache.http.impl.client.HttpClients; | |
import org.apache.http.util.EntityUtils; | |
import org.junit.Test; | |
import javax.net.ssl.KeyManagerFactory; | |
import javax.net.ssl.SSLContext; | |
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory; | |
import java.io.File; | |
import java.io.FileInputStream; | |
import java.io.InputStream; | |
import java.security.KeyStore; | |
import java.security.SecureRandom; | |
public class SSLTestCase { | |
/** | |
* 客户端p证书路径 | |
*/ | |
private String pfxPath = "C:/Users/my/Desktop/cert/client.p"; | |
/** | |
* 客户端p证书密码 | |
*/ | |
private String pfxPasswd = ""; | |
/** | |
* 信任库路径 | |
*/ | |
private String trustStroreFile = "C:/Users/my/Desktop/cert/server_ssl/server.truststore"; | |
/** | |
* 信任库密码 | |
*/ | |
private String trustStorePwd = ""; | |
private String url = "#;; | |
@Test | |
public void SSLTestCase() throws Exception { | |
/** | |
*.初始化密钥库 | |
*/ | |
KeyManagerFactory keyManagerFactory = KeyManagerFactory.getInstance("SunX"); | |
KeyStore keyStore = getKeyStore(pfxPath, pfxPasswd, "PKCS"); | |
keyManagerFactory.init(keyStore, pfxPasswd.toCharArray()); | |
/** | |
*.初始化信任库 | |
*/ | |
TrustManagerFactory trustManagerFactory = TrustManagerFactory.getInstance("SunX"); | |
KeyStore trustkeyStore = getKeyStore(trustStroreFile, trustStorePwd, "JKS"); | |
trustManagerFactory.init(trustkeyStore); | |
SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("SSL"); | |
sslContext.init(keyManagerFactory.getKeyManagers(), trustManagerFactory.getTrustManagers(), new SecureRandom()); | |
SSLConnectionSocketFactory sslsf = new SSLConnectionSocketFactory(sslContext, | |
new String[]{"TLSv"}, // supportedProtocols ,这里可以根据实际情况设置 | |
null, | |
SSLConnectionSocketFactory.getDefaultHostnameVerifier()); | |
/** | |
*.使用httpclient4.5.8发送post请求 | |
*/ | |
CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.custom().setSSLSocketFactory(sslsf).build(); | |
// 设置超时时间 | |
RequestConfig requestConfig = RequestConfig.custom() | |
.setConnectTimeout() | |
.setSocketTimeout().build(); | |
CloseableHttpResponse response = null; | |
try { | |
HttpPost httpPost = new HttpPost(url); | |
httpPost.setConfig(requestConfig); | |
// httpPost.addHeader("Connection", "keep-alive"); // 设置一些header等 | |
String requestBody = "requestBody"; | |
// StringEntity stringEntity = new StringEntity(requestBody, "UTF-"); | |
StringEntity stringEntity = new StringEntity(requestBody, ContentType.create("text/plain", "UTF-")); | |
httpPost.setEntity(stringEntity); | |
response = httpclient.execute(httpPost); | |
HttpEntity entity = response.getEntity(); | |
String respBody = EntityUtils.toString(response.getEntity(), "UTF-"); | |
EntityUtils.consume(entity); | |
System.out.println(respBody); | |
} finally { | |
if (httpclient != null) { | |
httpclient.close(); | |
} | |
if (response != null) { | |
response.close(); | |
} | |
} | |
} | |
private KeyStore getKeyStore(String pfxPath, String pfxPasswd, String type) throws Exception { | |
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(type); | |
InputStream instream = new FileInputStream(new File(pfxPath)); | |
try { | |
keyStore.load(instream, pfxPasswd.toCharArray()); | |
} finally { | |
instream.close(); | |
} | |
return keyStore; | |
} | |
} | |
总结双向认证的几种客户端调用方式,可以发现只有Java客户端调用时会需要用到服务端证书;而用Postman、浏览器这些客户端工具时我们并没有配置服务端证书,是因为在一开始建立连接时,服务端本来就会把自己的证书发给客户端去进行认证。
3.5、客户端获取服务端公钥证书
有时候,产线环境的服务端公钥证书并不能很方便地拿出来给客户端去使用,这时候需要客户端通过执行openssl的一个命令来获取服务端的公钥证书,当然前提是Nginx服务需要启动。
openssl s_client -connect.9.127.172:21000 </dev/null | sed -ne '/-BEGIN CERTIFICATE-/,/-END CERTIFICATE-/p' >./server.crt
- -connect:Nginx服务器的ip和端口。
- 服务端公钥证书最后输出到客户端本地目录的server.crt文件。
4、双向认证接入多个客户端
很多时候作为服务端要对接多个客户端,每个客户端都有自己的证书,Nginx服务端需要为每一个接入的客户端渠道配置一个server块来进行双向认证。既然是多个server配置块,那就会涉及到对接入的客户端匹配哪个server块来进行双向认证的问题。
首先Nginx会根据不同的监听端口来匹配,但是这样会为每个接入的客户端渠道新开放一个端口。如何统一用一个监听端口接入所有客户端的https请求并验证各个渠道的证书合法性,主要有以下2种方式。
4.1、SNI 多域名匹配不同证书
这里就需要使用到SNI功能。如果编译Nginx开启了http_ssl_module模块,一般默认也是启用SNI功能的,可以通过./nginx -V命令查看。
Nginx配置多个vhost
# 负载均衡配置 | |
upstream backend { | |
server.168.0.1:10900; | |
server.168.0.2:10900; | |
server.168.0.3:10900; | |
} | |
# 渠道A | |
server { | |
listen ssl; | |
server_name a.test.com; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
ssl_client_certificate ../clientcrt/clientA.crt; # client公钥证书 | |
ssl_verify_client on; # 开启客户端证书验证 | |
ssl_session_cache shared:SSL:m; | |
ssl_session_timeoutm; | |
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD; | |
ssl_prefer_server_ciphers on; | |
access_log logs/a_access.log; | |
error_log logs/a_error.log; | |
location / { | |
proxy_pass | |
} | |
} | |
# 渠道B | |
server { | |
listen ssl; | |
server_name b.test.com; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
ssl_client_certificate ../clientcrt/clientB.crt; # client公钥证书 | |
ssl_verify_client on; # 开启客户端证书验证 | |
ssl_session_cache shared:SSL:m; | |
ssl_session_timeoutm; | |
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD; | |
ssl_prefer_server_ciphers on; | |
access_log logs/b_access.log; | |
error_log logs/b_error.log; | |
location / { | |
proxy_pass | |
} | |
} |
配置的listen端口是一样的,但每个vhost的server_name不同,这里其实是通过配置不同的server_name来匹配各个不同的客户端,需要客户端请求的url中的域名(Http请求头中的Host字段值)与配置的server_name一致。比如:
- a.test.com/senddata 客户端渠道A请求url
- b.test.com/senddata 客户端渠道B请求url
客户端的域名解析可以通过域名解析服务器或者可以在本地hosts文件中配置。
需要注意的是:如果使用SNI功能,服务器签发公钥证书时,填写的域名信息Common Name需要是泛域名,比如*.test.com。这样客户端在验证服务器域名时才会通过 。
另外,Nginx在同一个端口下匹配多个vhost时,如果找不到匹配的server_name,则会使用默认的vhost(默认第一个)来进行认证。为了防止隐式匹配带来的一些问题困扰,可以通过default_server显式地指定一个默认的vhost,一律返回401。
server { | |
listen ssl default_server; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
access_log logs/default_access.log; | |
error_log logs/default_error.log; | |
location / { | |
return; | |
} | |
} |
4.2、CA根证书统一签发客户端证书
先统一生成CA根证书,然后由根证书派生出服务端和各个客户端的证书。
生成root根证书
openssl genrsa -out root.key | |
openssl req -new -key root.key -out root.csr | |
openssl x -req -in root.csr -out root.crt -signkey root.key -CAcreateserial -days 3650 |
生成服务端证书
openssl genrsa -out server.key | |
openssl req -new -key server.key -out server.csr | |
openssl x -req -in server.csr -out server.crt -signkey server.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650 |
生成客户端证书
openssl genrsa -out client.key | |
openssl req -new -key client.key -out client.csr | |
openssl x -req -in client.csr -out client.crt -signkey client.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650 | |
openssl pkcs -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12 |
一定要注意的是,根证书的域名信息Common Name这个字段和客户端证书、服务器端证书不能一样 。
然后在Nginx中ssl_client_certificate字段配置根证书的路径,这样就可以验证所有它颁发的客户端证书。不需要再为每个客户端渠道创建一个server配置块去认证。
# 根证书统一认证 | |
server { | |
listen ssl; | |
server_name localhost; | |
ssl_certificate ../ssl/server.crt; # server公钥证书 | |
ssl_certificate_key ../ssl/server.key; # server私钥 | |
ssl_client_certificate ../ssl/root.crt; # 根证书,可以验证所有它颁发的客户端证书 | |
ssl_verify_client on; # 开启客户端证书验证 | |
ssl_session_cache shared:SSL:m; | |
ssl_session_timeoutm; | |
ssl_ciphers HIGH:!aNULL:!MD; | |
ssl_prefer_server_ciphers on; | |
access_log logs/access.log; | |
error_log logs/error.log; | |
location / { | |
proxy_pass | |
} | |
} |
参考文章
- 如何使用Java访问双向认证的Https资源
- HTTPS双向认证指南
- KeyTool 和 OpenSSL 相互转换
个人网站
- Github Pages
- Gitee Pages
附录
keytool相关命令
keytool生成证书
# 生成服务端jks | |
keytool -genkey -alias servertest -keysize -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=client.test.com, OU=R & D department, O="BJ SOS Software Tech Co., Ltd", L=Beijing, S=Beijing, C=CN" -keypass 123456 -storepass 123456 -keystore server.jks | |
# -storepass 指定密钥库的密码(获取keystore信息所需的密码) | |
# -keypass 指定别名条目的密码(私钥的密码) | |
# keystore信息的查看 | |
keytool -list -v -keystore server.jks -storepass | |
# 从jks中导出公钥证书 | |
keytool -export -alias servertest -keystore server.jks -storepass -file server.crt | |
# 查看导出的证书信息 | |
keytool -printcert -file server.crt | |
# 生成客户端jks | |
keytool -genkey -alias clienttest -keysize -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=client.test.com, OU=R & D department, O="BJ SOS Software Tech Co., Ltd", L=Beijing, S=Beijing, C=CN" -keypass 123456 -storepass 123456 -keystore client.jks | |
# 将服务端公钥证书导入的客户端jks信任库中 | |
keytool -import -trustcacerts -alias servertest -file server.crt -storepass -keystore client.jks | |
# keystore信息的查看 | |
keytool -list -v -keystore client.jks -storepass |
openssl 2 keytool
openssl genrsa -out client.key | |
openssl req -new -x -key client.key -out client.crt -days 3650 | |
openssl pkcs -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12 -passout pass:123456 -name clienttest | |
keytool -importkeystore -srcstoretype PKCS -srckeystore client.p12 -srcstorepass 123456 -srcalias clienttest -deststoretype JKS -destalias clienttest -deststorepass 123456 -destkeypass 123456 -destkeystore client.jks |
keytool 2 openssl
keytool -genkey -alias clienttest -keysize -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=client.test.com, OU=R & D department, O="BJ SOS Software Tech Co., Ltd", L=Beijing, S=Beijing, C=CN" -keypass 123456 -storepass 123456 -keystore client.jks | |
keytool -export -alias clienttest -keystore client.jks -storepass -file client.crt | |
keytool -importkeystore -srcstoretype JKS -srckeystore client.jks -srcstorepass -srcalias clienttest -srckeypass 123456 -deststoretype PKCS12 -destkeystore client.p12 -deststorepass 123456 -destalias clienttest -destkeypass 123456 -noprompt | |
openssl pkcs -in client.p12 -out client.pem.p12 -passin pass:123456 -passout pass:123456 | |
openssl rsa -in client.pem.p -passin pass:123456 -out client.key -passout pass:123456 |