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Concurrency 14

Life 41

Tool 8

Algorithm 8

JVM 10

Go 21

Kubernetes 65

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Network 15

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Netty 10

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Linux 11

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Code 9

MachineLearning 75

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Practice 16

RPC 6

Compute 11

Architecture 20

DDD 6

Reactive 5

Basic 13

Product 3

Monitor 7

CPP 2

Mesh 12


ssl证书是什么东西

2017年06月11日

简介

Java 和 HTTP 的那些事（四） HTTPS 和 证书

安全的通信有以下要求

  1. 通信双方可信：是自己人；发了不能抵赖。主要在握手阶段完成。
  2. 内容不被篡改
  3. 内容不可见

许式伟：为了彻底阻止木马程序篡改正常的应用程序，聪明的操作系统创造者们想到了好方法：数字签名。这本质上是白名单技术。所有正常发布的软件都到操作系统厂商那里登记一下。这样，一旦木马去修改软件，把自己附加上去（把自己加到一个正常程序的尾部，然后修改程序入口，让它跳转到自己，执行完自己后再跳转回正常的程序代码。这样在用户看来这个程序功能没有发生变化，但是实际上每次开始的时候都会先运行病毒/木马程序再运行正常功能代码。），这个软件的签名验证就通不过，也就直接暴露了。第一个大规模把软件发布变成一个封闭环境的是苹果的 iOS 操作系统。苹果通过引入 App Store，要求所有应用发布都必须通过 App Store 进行。这样一来，软件无法被非法修改，木马基本上就无所遁形了。当然，这并不代表木马在这些平台上就消失了。

受数字签名保护的文档

一个受数字签名保护的文档可示意如下

  1. “要防篡改的内容” 是信息原文。
  2. “密钥提示” 是在数字签名的 “密钥” 有多个的情况下，通过 “密钥提示” 找到对应的 “密钥”。如果用于保护信息的 “密钥” 只有一个，那么可以没有 “密钥提示”。
  3. “指纹” 则是对信息使用特定 “密钥” 和信息摘要算法生成的信息摘要。

为什么需要证书？——安全的分发公钥

包括两部分：TLS 记录协议和 TLS 握手协议。TLS 记录协议主要保证传输过程中信息传输的完整性和私密性，这一部分通过协商后的密钥来加密数据。TLS 握手协议主要是为了认证对方的身份、协商密钥。

数字证书原理逻辑链条：

  1. 加密由加密算法 + 密钥组成，加密算法公开，于是密钥分发成了关键。（可以试想，若是加密算法私有，自然就没有密钥分发及之后的问题，代之就只加密算法本身的安全问题）
  2. 对称加密密钥不易分发，也不能每次都一样
  3. 非对称加密通信，客户端持有服务端的公钥，但服务商的公钥谁都可以得到，服务商给我发的消息，别人虽然不能改，但也可以截获并解密。
  4. 所以，纯粹的对称加密 和 非对称加密 都是无法做到安全通信的。因此，先使用非对称加密 约定一个对称密钥，再用对称加密交流

  5. 问题就变成了：客户端如何拿到服务商的公钥？ ==> 服务商的公钥如何安全的在网络上传输呢？==> 服务商不直接分发公钥，而是分发经CA私钥加密过的数字证书（包含公钥+服务商域名等信息）。客户端持有CA的公钥，解密后拿到服务商的公钥。

    从概念上来讲，数字证书是用来验证网络通信参与者的一个文件。这和学校颁发 给学生的毕业证书类似。在学校和学生之间，学校是可信第三方 CA，而学生是通信 参与者。如果社会普遍信任一个学校的声誉的话，那么这个学校颁发的毕业证书，也 会得到社会认可。参与者证书和 CA 证书可以类比毕业证和学校的办学许可证。

  6. CA的公钥如何安全的在网络上传输呢？给CA 也颁发证书，然后大家都无条件信任root CA，在操作系统、浏览器发布的时候便嵌入了root CA。

就好比谍报战里的接头戏码

  1. 两个彼此认识的特工接头会轻松一点，双方可能会经常变换下接头方式
  2. 第一次跟新来的特工接头，上级会告诉你xx点去xx等一个手里拿着xx的人，接头暗号是“hello/world”。此次，双方都认识的上级是CA，“hello/world” 便是对方的CA证书。

证书

  1. 证书有什么，Chrome可以通过”settings ==> advanced setting ==> https/ssl ==> 管理证书” 查看证书内容。证书基本上是一个文本文件。

    • 服务商的公钥
    • 服务商的信息
    • 对上述信息算一个签名，用ca自己的私钥加密一下

  2. 如何验证证书？我拥有ca的公钥，对证书上的信息做一个签名， 解密证书上的签名，比对。

    • 如果两个签名一样，签名一样，说明证书没被篡改
    • 签名可以用ca公钥正确解密，说明是用ca私钥加密的，即证书是ca颁发的

    结论，证书是可信的，那么证书上的内容，尤其是服务商的公钥是可信的。就好像，毕业证上学校公章是可信的，那么可以相信这个学生的学历是可信的。

动态加载证书

大多数时候，本地只要有常用的ca根证书，即可验证大部分服务商。证书被验证可信后，浏览器或操作系统会将证书存储在本地（证书有效期内），当用户在浏览器中键入https地址时，直接开始同服务端商定对称算法和密钥，从而省去证书的获取和验证过程。

但是，当服务商证书不在Java 的 cacerts 文件中，或者无法通过ca证书链式推导，我们也可以手动添加。

  1. 12306之类的网站，证书基本可信，但不是向ca申请的
  2. 内部通信，证书自己生成，自己确认可信

添加方式

  1. 使用java keytool工具添加。有时候不具备权限，或要添加的机器过多
  2. 程序加载。这就是一些应用在使用时，要指定证书地址的缘故了。应用作为客户端，直接加载服务端证书，以省去证书验证过程。

证书的存储

浏览器保存了一个常用的 CA 证书列表，与此类似的，操作系统也一样保存有一份可信的证书列表。Java 在 JRE 的安装目录下也保存了一份默认可信的证书列表，可以使用 JRE 自带的 keytool 工具.

/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk1.7.0_79.jdk/Contents/Home/jre/lib/security
---	cacerts

证书的格式

CA 在发布证书时，常常使用 PEM 格式，这种格式的好处是纯文本，内容是 BASE64 编码的，另外还有比较常用的二进制 DER 格式，在 Windows 平台上较常使用的 PKCS#12 格式等等。当然，不同格式的证书之间是可以相互转换的。

在 Java 平台下，证书常常被存储在 KeyStore 文件中，上面说的 cacerts 文件就是一个 KeyStore 文件（KeyStore 只是一种文件格式，java中使用keyStore文件存储加密相关的数据，证书是其中一种）。存储在 KeyStore 文件中的对象有三种类型：Certificate、PrivateKey 和 SecretKey 。

  1. Certificate 就是证书，
  2. PrivateKey 是非对称加密中的私钥，
  3. SecretKey 用于对称加密，是对称加密中的密钥。

KeyStore 文件根据用途，也有很多种不同的格式：JKS、JCEKS、PKCS12、DKS 等等。

java中的keyStore文件根据用途，分为两类：keyStore、TrustStore，对应两个类 KeyManager 和 TrustManager。前者负责管理自己的私钥等数据，后者负责存储一些可信任的证书。可以想见，如果我们改写 TrustManager 类，让其无论何时都返回true，即可绕过对证书的验证。

制作证书

  文件后缀 备注
证书签名请求(Certificate signing request) *.csr 包含域名、国家、城市、公司、邮箱等信息
私钥(Private Key) *.key  
证书(Certificate) *.cer ,*.crt CA 使用其私钥对 csr签名生成crt

至于pem和der(少见)是编码方式，以上三类（Cert,Key,CSR）均可以使用这两种编码方式。

  1. *.pem - base64编码
  2. *.der - 二进制编码

TLS/HTTPS 证书生成与验证

基于OpenSSL自建CA和颁发SSL证书

假设自己的nginx 对外提供https支持

  1. 自建ca 或第三方ca 机构
  2. 在nginx 机器上 创建一对儿rsa密钥（key文件）；生成证书请求（csr文件）
  3. 将csr文件发送到ca服务器（第三方ca机构），得到nginx crt证书（crt或pem后缀）
  4. 访问nginx 的客户端持有ca 根crt证书，持有或获取 nginx 的crt 证书，即可与nginx 进行https通讯。

ca和pki

  1. 基于私钥加密，只能使用公钥解密：起到身份认证的作用。
  2. 公钥的管理：PKI 公钥基础设施
    1. 由CA 数字证书认证机构将用户个人身份与公开秘钥关联在一起。 PS：就好像微博认证xx 账号是xx，所以我们可以相信xx账号发的内容是xx 发的。
    2. 公钥数字证书组成：CA信息、公钥用户信息、公钥、权威结构的签字、有效期。

所以呢，有一个PKI（Public Key Infrastructure）的概念，中文称作公钥基础设施。它提供公钥加密和数字签名服务的系统或平台，比如ca系统，浏览器和操作系统内置一些常用ca证书。通过协议和机制的约定，实现公钥的可信分发，进而建立起一个安全的网络环境。而数字证书最常见的格式是 X.509 ，所以这种公钥基础设施又称之为 PKIX 。

而在大公司内部，通常会建立私有的ca和pki体系。

安全应用

ssh

SSH原理与运用（一）：远程登录

密码登陆

如果嫌每次登陆输密码麻烦，可以公钥登陆

https

SSL/TLS 四次握手

总结一下https设计到的一些加密知识

  1. 哈希，将任意长度的数据转化为固定长度的，验证数据是否被篡改
  2. 对称加密，加密和解密使用同一个密钥，对称加密的优点是速度快，缺点是密钥管理不方便，必须共享密钥
  3. 非对称加密，缺点是速度慢，优点是双方无需共享同一个密钥，密钥管理很方便。比如秘钥AB是一对秘钥，A或B泄露一个，最多可以偷看某个单向的消息，无法篡改后再发出（接收方会无法解锁），这就解决了内容被篡改的问题（内容泄漏没解决）。
  4. 数字证书，提供可信的服务商（CA 机构）公钥

其它

上文提到的都是单向非对称加密，对于安全性很高的场景（比如网银）， 不仅客户端要验证服务端的合法性，服务端也要验证每个访问的客户端的合法性，对于这种场景，往往给每个用户发一个U盘，里面装的就是客户端的公钥和私钥对，用于双向非对称加密。