玩玩数字证书

君心可晴

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数字证书 ssl mina

最近在学校做了个小项目，计划使用SSL实现服务器与客户端的双向认证，却因各种理由、借口而废弃。在做这个小项目之前，我自以为只要了解过相关知识，到做起项目来就能较快的掌握那些知识了，但我想我现在之只能说是听说过SSL以及数字证书的相关绯闻罢了。真的是不做不知道，做了吓一跳。在真正用代码实现自己的猜想之前，切忌说自己有多大多大的把握。

原计划使用Mina实现TSL/SSL双向认证，所以就上网搜了些相关API的使用案例，于是便开始了我的玩数字证书以及被数字证书玩的历程，思维不严谨，有不对的地方，还望指教。

由于我对Mina以及SSL原理的理解有限，所以本文将不对其原理做详细介绍，但提供了验证我的猜想而使用的代码，本文所讲的都只是对证书进行的操作，代码上不做改动（证书库文件路径以及访问证书库的口令除外），修改后的证书库文件直接将原来的替换即可，也不对各API做介绍，对Mina实现通信的方式以及怎么实现TSL/SSL认证有疑问的请参考一下链接：
http://mzhx-com.iteye.com/blog/946558
http://sundoctor.iteye.com/blog/579662

我在Mina中实现TSL/SSL双向认证的方式是：服务器端和客户端各自拥有自签名的私有密钥证书，并且互相交换公钥，通过对方公钥互相确认对方身份。客户端使用自己的私钥对数据进行加密，服务器端接到数据后使用客户端提供的公钥进行验证；同理，服务器端使用自己的私钥对数据进行加密，客户端接到数据后使用服务器端提供的公钥进行验证。客户端与服务器端的认证流程如下图所示。

要实现我所希望的TSL/SSL双向认证，则客户端以及服务器端都需要有一个保存自己证书的证书库（clientKeys.jks或serverKeys.jks）和一个用来保存对方证书的信任证书库（clientTrust.jks或serverTrust.jks），下文所说的证书库指的是前一类证书库。我的证书库构造如下图所示：

引用

看到客户端以及服务器端打印输出确认语句时，有点小得意。

但现在想到一个问题是，客户不能只有一个啊，同一个客户端也有可能被多个客户使用。于是，在原证书库基础上的客户端证书库里添加了一份证书，并公开给服务器，如下图所示：

引用

keytool -genkey -alias client2 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks

keytool -export -alias client2 -file ce2.cer -keystore clientKeys.jks -storepass client

keytool -import -file ce2.cer -keystore serverTrust.jks -alias client2 -keypass client -storepass server

还是原来的代码，客户端以及服务器端各一条进程。经测试，服务器、客户端输出没问题。但后来仔细想了想，到底用了哪一份证书做了的认证，这个就不得而知了。

于是，继续。我把刚导入到服务器信任证书库的那份证书删掉，此时，证书库构造图如下：

引用

keytool -delete -alias client2 -keystore serverTrust.jks -storepass server

经测试，客户端以及服务器端依然能够输出确认语句。我了个去。同一个客户端只要一个客户通过了认证，其他的就不用了啊？难道通过这种方式实现双向认证，客户与客户端就只能一对一吗？试试用两个客户端去访问服务器，看看会是怎么个情况。
证书库构造图如下所示：

引用

keytool -genkey -alias server -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass server -storepass server -keystore serverKeys.jks
keytool -genkey -alias client1 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys1.jks
keytool -genkey -alias client2 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys2.jks

keytool -export -alias server -file se.cer -keystore serverKeys.jks -storepass server
keytool -export -alias client1 -file ce1.cer -keystore clientKeys1.jks -storepass client
keytool -export -alias client2 -file ce2.cer -keystore clientKeys2.jks -storepass client

keytool -import -file se.cer -keystore clientTrust1.jks -alias server -keypass server -storepass client
keytool -import -file se.cer -keystore clientTrust2.jks -alias server -keypass server -storepass client
keytool -import -file ce1.cer -keystore serverTrust.jks -alias client1 -keypass client -storepass server
keytool -import -file ce2.cer -keystore serverTrust.jks -alias client2 -keypass client -storepass server

此时，两个客户端以及服务器端都能通过认证并输出确认语句。接着，我再把服务器端的信任证书库里的client2删掉。

引用

keytool -delete -alias client2 -keystore serverTrust.jks -storepass server

此时，服务器的信任证书库中存在的client1证书对应的客户端能与服务器进行认证并通过；而client2则未能通过认证，其对应客户端没能打印出确认语句。

难道说，使用“客户端、服务器端各自拥有自己的私钥证书，并向对方公开公钥证书”——这种方式进行双向认证，每一个客户都必须要有自己的证书库，而不仅仅是一份证书。

看来，我得好好地去了解一下证书库与证书的关系了。

现在，回去看看一开始创建证书时所用到命令行语句

引用

keytool -genkey -alias server -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass server -storepass server -keystore serverKeys.jks

另外，上面用到的证书库以及证书都是用来测试的，一切都是已经安排好了的，但到了真正要去发布项目时，客户是位置的，所以证书也就还不能制作出来，得等有客户安装使用客户端了，才会使用证书。使用我这种方式实现双向认证的该如何设计？也许在客户端，我们可以让客户提交他们的证书库，而不是证书；但在服务器端，服务器需要的不是证书库啊。难不成要客户注册的时候提交证书，当使用客户端登录时提交证书库。显然，没有哪位客户愿意做这么麻烦的事，客户端包含一个空证书库，一并都只提交证书不就得了呗。那试试看，将客户端的证书库清空后再添加由其他证书库里导出的证书。
证书库构造图如下所示：

引用

keytool -genkey -alias server -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass server -storepass server -keystore serverKeys.jks
keytool -genkey -alias client -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks

keytool -delete -alias client -keystore clientKeys.jks -storepass client

keytool -genkey -alias client1 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys1.jks

keytool -export -alias client1 -file ce1.cer -keystore clientKeys1.jks -storepass client

keytool -import -file ce1.cer -keystore clientKeys.jks -alias client1 -keypass client -storepass client
keytool -import -file ce1.cer -keystore serverTrust.jks -alias client1 -keypass client -storepass server

一测试，客户端以及服务器端都没有输出确认语句，认证失败。
再来一个测试，上一个测试是用了两个证书库，这次用一个证书库，创建两份证书，只将第二份证书导入到服务器的信任证书库。证书库构造图如下所示，跟第三个测试有点类似：

引用

keytool -genkey -alias server -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass server -storepass server -keystore serverKeys.jks
keytool -genkey -alias client1 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks
keytool -genkey -alias client2 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=evil, OU=evil.org, O=evil.org, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks

keytool -export -alias server -file se.cer -keystore serverKeys.jks -storepass server
keytool -export -alias client1 -file ce1.cer -keystore clientKeys.jks -storepass client
keytool -export -alias client2 -file ce2.cer -keystore clientKeys.jks -storepass client

keytool -import -file se.cer -keystore clientTrust.jks -alias server -keypass server -storepass client
keytool -import -file ce2.cer -keystore serverTrust.jks -alias client2 -keypass client -storepass server

经测试，客户端以及服务器端都没有输出确认语句，认证失败。
再来一个测试，将客户端证书库中的第一份证书删掉，此时的证书库构造图如下所示：

引用

keytool -delete -alias client1 -keystore clientKeys.jks -storepass client

经测试，客户端以及服务器端也都没有输出确认语句，认证失败。

综合前面的测试来看，已经创建好一份证书的证书库若再去创建证书，得到的新证书则没有认证的功效。

引用

keytool -genkey -alias client1 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=client1, OU=client1, O=client1, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks
keytool -genkey -alias client2 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=client2, OU=client2, O=client2, L=HuNan, S=ChangSha, C=CH" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks

以上两条语句创建的证书条目都是PrivateKeyEntry类型的，为什么删掉第一条之后就不能进行认证了呢？郁闷，难道真的只有让客户提交证书库吗？

注：以上创建证书时用到的命令行语句中，证书库和证书的口令是相同的，这不是为了省事，你可以试试个性化一点，看看会是啥情况。

后话写道

如果事先查看一下相关的概念，也就不会有这么一出笑话了。

引用

keytool -genkey -alias client1 -keysize 1024 -validity 3650 -keyalg RSA -dname "CN=owner,……" -keypass client -storepass client -keystore clientKeys.jks

此命令行语句执行结果产生一份keystore文件，后缀名为jks(java key store)，当然后缀名随便起没问题，java提供了可以对该类文件进行读写操作的API，其用来保存、管理密钥以及证书。此证书库文件中保存了一份别名(alias)为client1的privatekeyentry类型的条目，该条目保存了一个加密的 PrivateKey，还随附一个相应公钥的证书链，该链的长度为1，也就是说含有一份证书，此证书由该条目签发。该条目还可以签发多份证书。该条目的拥有者使用私钥和证书链（链上的某一份证书即可）进行自验证。

引用

keytool -export -alias client1 -file ce1.cer -keystore clientKeys.jks -storepass client

导出的证书中只包含了对应条目的公钥，在通信过程中，其只能对使用对应条目的私钥加密的数据解密以验证身份，不能加密数据，所以上面有几个测试就很二了。

至此，还有两个问题还没搞明白，继续……

keytool工具使用详解http://blog.csdn.net/guo_rui22/article/details/3947716