SSL+socket详解

转自：http://hengstart.iteye.com/blog/842529

一、        SSL概述

SSL协议采用数字证书及数字签名进行双端实体认证，用非对称加密算法进行密钥协商，用对称加密算法将数据加密后进行传输以保证数据的保密性，并且通过计算数字摘要来验证数据在传输过程中是否被篡改和伪造，从而为敏感数据的传输提供了一种安全保障手段。

SSL协议提供的服务主要有：

1）认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器

认证用户和服务器的合法性，使它们能够确信数据将被发送到正确的客户机和服务器上。客户机和服务器都有各自的识别号，这些识别号由公开密钥进行编号，为验证用户是否合法，SSL协议要求在握手交换数据时进行数字认证，以此确保用户的合法性。

2）加密数据以防止数据中途被窃取

SSL协议所采用的加密技术既有对称密钥技术，也有公开密钥技术。在客户机和服务器进行数据交换前，交换SSL初始握手信息，在SSL握手信息中采用了各种加密技术对其进行加密，以保证其机密性和数据的完整性，并且用数字证书进行鉴别，这样就可以防止非法用户进行破译。

3）维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变

SSL协议采用Hash函数和机密共享的方法提供信息的完整性服务，建立客户机和服务器之间的安全通道，使所有经过SSL协议处理的业务在传输过程中能全部完整准确无误的到达目的地。

SSL体系结构：

SSL协议位于TCP/IP协议模型的网络层和应用层之间,使用TCP来提供一种可靠的端到端的安全服务,它是客户/服务器应用之间的通信不被攻击抓取,并且始终对服务器进行认证,还可以选择对客户进行认证。SSL体系结构如图1所示。

SSL体系结构：

SSL协议位于TCP/IP协议模型的网络层和应用层之间,使用TCP来提供一种可靠的端到端的安全服务,它是客户/服务器应用之间的通信不被攻击抓取,并且始终对服务器进行认证,还可以选择对客户进行认证。

在SSL通讯中，首先采用非对称加密交换信息，使得服务器获得浏览器端提供的对称加密的密钥，然后利用该密钥进行通讯过程中信息的加密和解密。为了保证消息在传递过程中没有被篡改，可以加密HASH编码来确保信息的完整性。SSL通讯过程，如图2所示。

一般情况下， 当客户端是保密信息的传递者时，客户端不需要数字证书验证自己身份的真实性，如电子银行的应用，客户需要将自己的账号和密码发送给银行，因此银行的服务器 需要安装数字证书来表明自己身份的有效性。在某些应用中，服务器端也需要对客户端的身份进行验证，这时客户端也需要安装数字证书以保证通讯时服务器可以辨 别出客户端的身份，验证过程类似于服务器身份的验证过程。

三、SSL Socket双向认证的实现

SSL Socket通信是对Socket通信的拓展。在Socket通信的基础上添加了一层安全性保护，提供了更高的安全性，包括身份验证、数据加密以及完整性验证。

SSL Socket双向认证实现技术： JSSE（Java Security Socket Extension），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，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：

服务器端需要：

1、KeyStore： 其中保存服务器端的私钥

2、Trust KeyStore： 其中保存客户端的授权证书

客户端需要：

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

密钥和授权证书的生成方法：

使用Java自带的keytool命令，在命令行生成。

1、生成服务器端私钥kserver.keystore文件

keytool -genkey -alias serverkey -validity 1 -keystore kserver.keystore

2、根据私钥，导出服务器端安全证书

keytool -export -alias serverkey -keystore kserver.keystore -file server.crt

3、将服务器端证书，导入到客户端的Trust KeyStore中

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

4、生成客户端私钥kclient.keystore文件

keytool -genkey -alias clientkey -validity 1  -keystore kclient.keystore

5、根据私钥，导出客户端安全证书

keytool -export -alias clientkey -keystore kclient.keystore -file client.crt

6、将客户端证书，导入到服务器端的Trust KeyStore中

keytool -import -alias clientkey -file client.crt -keystore tserver.keystore

生成的文件分成两组，服务器端保存：kserver.keystore tserver.keystore 客户端保存：kclient.keystore  tclient.kyestore。

客户端采用kclient.keystore中的私钥进行数据加密，发送给服务端，服务器端采用tserver.keystore中的client.crt证书对数据解密，如果解密成功，证明消息来自可信的客户端，进行逻辑处理； 服务器端采用kserver.keystore中的私钥进行数据加密，发送给客户端，客户端采用tclient.keystore中的server.crt证书对数据解密，如果解密成功，证明消息来自可信的服务器端，进行逻辑处理。如果解密失败，那么证明消息来源错误。不进行逻辑处理。

SSL Socket双向认证的安全性：

（1）可以确保数据传送到正确的服务器端和客户端。

（2）可以防止消息传递过程中被窃取。

（3）防止消息在传递过程中被修改.。

在系统运行中可能出现以下情况：

（1）   服务器端、客户端都持有正确的密钥和安全证书，此时服务器端和客户端可以进行正常通信。

（2）   客户端的密钥和安全证书不正确，此时服务器端和客户端不可以进行正常通信。

（3）   客户端未持有密钥和安全证书，此时服务器端和客户端也不可以进行正常通信。