HTTPS双向认证（Mutual TLS authentication) |
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HTTPS双向认证（Mutual TLS authentication)
双向认证，顾名思义，客户端和服务器端都需要验证对方的身份，在建立Https连接的过程中，握手的流程比单向认证多了几步。单向认证的过程，客户端从服务器端下载服务器端公钥证书进行验证，然后建立安全通信通道。双向通信流程，客户端除了需要从服务器端下载服务器的公钥证书进行验证外，还需要把客户端的公钥证书上传到服务器端给服务器端进行验证，等双方都认证通过了，才开始建立安全通信通道进行数据传输。 原理单向认证流程中，服务器端保存着公钥证书和私钥两个文件，整个握手过程如下： 客户端发起建立HTTPS连接请求，将SSL协议版本的信息发送给服务器端；服务器端将本机的公钥证书（server.crt）发送给客户端；客户端读取公钥证书(server.crt)，取出了服务端公钥；客户端生成一个随机数（密钥R），用刚才得到的服务器公钥去加密这个随机数形成密文，发送给服务端；服务端用自己的私钥(server.key)去解密这个密文，得到了密钥R服务端和客户端在后续通讯过程中就使用这个密钥R进行通信了。 双向认证流程 客户端发起建立HTTPS连接请求，将SSL协议版本的信息发送给服务端；服务器端将本机的公钥证书(server.crt)发送给客户端；客户端读取公钥证书(server.crt)，取出了服务端公钥；客户端将客户端公钥证书(client.crt)发送给服务器端；服务器端使用根证书(root.crt)解密客户端公钥证书，拿到客户端公钥；客户端发送自己支持的加密方案给服务器端；服务器端根据自己和客户端的能力，选择一个双方都能接受的加密方案，使用客户端的公钥加密8. 后发送给客户端；客户端使用自己的私钥解密加密方案，生成一个随机数R，使用服务器公钥加密后传给服务器端；服务端用自己的私钥去解密这个密文，得到了密钥R服务端和客户端在后续通讯过程中就使用这个密钥R进行通信了。 证书准备如果要把整个双向认证的流程跑通，最终需要六个证书文件： 服务器端公钥证书：server.crt服务器端私钥文件：server.key根证书：root.crt客户端公钥证书：client.crt客户端私钥文件：client.key客户端集成证书（包括公钥和私钥，用于浏览器访问场景）：client.p12所有的这些证书，我们都可以向证书机构去申请签发，一般需要收取一定的证书签发费用，此时我们需要选择大型的证书机构去购买。如果只是企业内部使用，不是给公众使用，也可以自行颁发自签名证书，具体的颁发办法请参见本文第四章。 自签名证书生成这一些列证书之前，我们需要先生成一个CA根证书，然后由这个CA根证书颁发服务器公钥证书和客户端公钥证书。为了验证根证书颁发与验证客户端证书这个逻辑，我们使用根证书生成两套不同的客户端证书，然后同时用两个客户端证书来发送请求，看服务器端是否都能识别。 生成自签名根证书 （1）创建根证书私钥： openssl genrsa -out root.key 1024 （2）创建根证书请求文件： openssl req -new -out root.csr -key root.key 后续参数请自行填写，下面是一个例子： Country Name (2 letter code) [XX]:cn State or Province Name (full name) []:bj Locality Name (eg, city) [Default City]:bj Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:alibaba Organizational Unit Name (eg, section) []:test Common Name (eg, your name or your servers hostname) []:root Email Address []:a.alibaba.com A challenge password []: An optional company name []: （3）创建根证书： openssl x509 -req -in root.csr -out root.crt -signkey root.key -CAcreateserial -days 3650在创建证书请求文件的时候需要注意三点，下面生成服务器请求文件和客户端请求文件均要注意这三点： 根证书的Common Name填写root就可以，所有客户端和服务器端的证书这个字段需要填写域名，一定要注意的是，根证书的这个字段和客户端证书、服务器端证书不能一样； 其他所有字段的填写，根证书、服务器端证书、客户端证书需保持一致 最后的密码可以直接回车跳过。 经过上面三个命令行，我们最终可以得到一个签名有效期为10年的根证书root.crt，后面我们可以用这个根证书去颁发服务器证书和客户端证书。 生成自签名服务器端证书 （1）生成服务器端证书私钥： openssl genrsa -out server.key 1024 （2） 生成服务器证书请求文件，过程和注意事项参考根证书，本节不详述： openssl req -new -out server.csr -key server.key （3） 生成服务器端公钥证书 openssl x509 -req -in server.csr -out server.crt -signkey server.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650经过上面的三个命令，我们得到： server.key：服务器端的秘钥文件 server.crt：有效期十年的服务器端公钥证书，使用根证书和服务器端私钥文件一起生成 生成自签名客户端证书 （1）生成客户端证书秘钥： openssl genrsa -out client.key 1024 openssl genrsa -out client2.key 1024 （2） 生成客户端证书请求文件，过程和注意事项参考根证书，本节不详述： openssl req -new -out client.csr -key client.key openssl req -new -out client2.csr -key client2.key （3） 生客户端证书 openssl x509 -req -in client.csr -out client.crt -signkey client.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650 openssl x509 -req -in client2.csr -out client2.crt -signkey client2.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650 （4） 生客户端p12格式证书，需要输入一个密码，选一个好记的，比如123456 openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12 openssl pkcs12 -export -clcerts -in client2.crt -inkey client2.key -out client2.p12重复使用上面的三个命令，我们得到两套客户端证书： client.key / client2.key： 客户端的私钥文件 client.crt / client2.key： 有效期十年的客户端证书，使用根证书和客户端私钥一起生成 client.p12/client2.p12：客户端p12格式，这个证书文件包含客户端的公钥和私钥，主要用来给浏览器访问使用 验证使用curl加上证书路径，可以直接测试Nginx的HTTPS双向认证是否配置成功。下面我们测试三个用例： 使用client.crt / client.key这一套客户端证书来调用服务器端 使用client.crt2 / client2.key这一套客户端证书来调用服务器端 不使用证书来调用服务器端 下面是三个用例的测试结果： 带证书的成功调用 #--cert指定客户端公钥证书的路径 #--key指定客户端私钥文件的路径 #-k不校验证书的合法性，因为我们用的是自签名证书，所以需要加这个参数 #可以使用-v来观察具体的SSL握手过程 curl --cert ./client.crt --key ./client.key https://integration-fred2.fredhuang.com -k -v * Rebuilt URL to: https://47.93.245.203/ * Trying 47.93.245.203... * TCP_NODELAY set * Connected to 47.93.245.203 (47.93.245.203) port 443 (#0) * ALPN, offering h2 * ALPN, offering http/1.1 * Cipher selection: ALL:!EXPORT:!EXPORT40:!EXPORT56:!aNULL:!LOW:!RC4:@STRENGTH * successfully set certificate verify locations: * CAfile: /etc/ssl/cert.pem CApath: none * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client hello (1): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server hello (2): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Certificate (11): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server key exchange (12): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Request CERT (13): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server finished (14): * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Certificate (11): * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client key exchange (16): * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, CERT verify (15): * TLSv1.2 (OUT), TLS change cipher, Client hello (1): * TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Finished (20): * TLSv1.2 (IN), TLS change cipher, Client hello (1): * TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Finished (20): * SSL connection using TLSv1.2 / ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384 * ALPN, server accepted to use http/1.1 * Server certificate: * subject: C=CN; ST=BJ; L=BJ; O=Alibaba; OU=Test; CN=integration-fred2.fredhuang.com; [email protected] * start date: Nov 2 01:01:34 2019 GMT * expire date: Oct 30 01:01:34 2029 GMT * issuer: C=CN; ST=BJ; L=BJ; O=Alibaba; OU=Test; CN=root; [email protected] * SSL certificate verify result: unable to get local issuer certificate (20), continuing anyway. > GET / HTTP/1.1 > host:integration-fred2.fredhuang.com > User-Agent: curl/7.54.0 > Accept: */* > |
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