飞污熊博客

静下心来做一件事

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SSL/TLS 证书是用于用户浏览器和网站服务器之间的数据传输加密，实现互联网传输安全保护，大多数情况下指的是服务器证书。 服务器证书是用于向浏览器客户端验证服务器，这种是属于单向认证的SSL证书。但是，如果服务器需要对客户端进行身份验证， 该怎么办？这就需要双向认证证书。

为什么需要另一种认证方式的证书？因为当同时使用两种认证方式的证书时，有助于双方（即客户端和服务器端）之间的相互认证。 另外，与标准SSL证书不同的是，双向认证的SSL证书实际上被称作为个人认证证书(PAC)。

双向认证流程图如下： img.png

  1. 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；
  2. 服务器端将本机的公钥证书（server.crt）发送给客户端；
  3. 客户端读取公钥证书（server.crt），取出了服务端公钥；
  4. 客户端将客户端公钥证书（client.crt）发送给服务器端；
  5. 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；
  6. 客户端发送自己支持的加密方案给服务器端；
  7. 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后发送给客户端；
  8. 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；
  9. 服务端用自己的私钥去解密这个密文，得到了密钥R
  10. 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。

本篇直接通过代码演示如何在Java实现证书的双向认证。

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密码学领域有对称加密和非对称加密算法，本篇将使用Java语言来实现几种常见的加解密算法。

完整源码请参考 GitHub源码

对称加密算法概念

加密密钥和解密密钥相同，大部分算法加密揭秘过程互逆。

特点：算法公开、（相比非对称加密）计算量小、加密速度快、效率高。

弱点：双方都使用同样的密钥，安全性得不到保证。

常用对称加密算法

  • DES（Data Encryption Standard）
  • 3DES（DES加强版，使用3次DES计算，Triple DES，DESede）
  • AES（Advanced Encryption Standard，3DES加强版）

这里只列出最常用的AES算法实现，也是安全等级最高，推荐使用的对称加密算法，其他实现请参考我的GitHub上的源码。

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环境配置

1.修改openssl配置文件

通过vi编辑文件/etc/pki/tls/openssl.cnf，更新内容如下，有的部分是更新，有的是增加。

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[ CA_default ]
req_extensions = v3_req

[ v3_req ]
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
extendedKeyUsage = serverAuth

[ v3_server_client ]
basicConstraints        = critical, CA:FALSE
subjectKeyIdentifier    = hash
authorityKeyIdentifier  = keyid:always, issuer:always
keyUsage                = critical, nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment, keyAgreement
extendedKeyUsage        = critical, serverAuth, clientAuth
crlDistributionPoints   = URI:https://example.com/xxx.crl

[ v3_sign ]
basicConstraints        = critical, CA:FALSE
subjectKeyIdentifier    = hash
authorityKeyIdentifier  = keyid:always, issuer:always
keyUsage                = critical, digitalSignature
extendedKeyUsage        = critical, codeSigning

[ v3_ca ]
basicConstraints = critical, CA:true
subjectKeyIdentifier=hash
authorityKeyIdentifier=keyid:always,issuer
keyUsage = critical, cRLSign, digitalSignature, keyCertSign
crlDistributionPoints=URI:https://example.com/root.crl

[ crl_ext ]
authorityKeyIdentifier=keyid:always, issuer:always

**强烈提醒：**如果是要做客户端证书认证，证书类型一定要选v3_server_client

X.509 v3证书定义的扩展为用户或公钥以及在CA间的管理提供了额外的功能。X.509 v3证书的格式允许组织使用私有的扩展。 证书中的扩展被定义为critical或non-critical。 一个使用证书的系统在接收到设置为critical但无法识别或无法处理的证书时，必须拒绝处理该证书。 一个non-critical的证书在无法识别时可能会被忽略。

  • 约束1：主机已经安装了OpenSSL，版本号1.0.2
  • 约束2：生成CA根证书前，请提前规划以下环境配置参数。
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CipherSuite这个名词目前没看到有好的中文翻译，个人觉得翻译成加密算法套件比较合适。 Cipher泛指是密码学的加密算法，例如 aes, rsa, ecdh 等。 tls是由各类基础算法作为原语组合而成，一个CipherSuite是4个算法的组合：

  • 1个key exchange(密钥交换)算法
  • 1个authentication(身份认证)算法
  • 1个encryption(加密)算法
  • 1个message authentication code (消息认证码，简称MAC)算法

比如一个例子TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256。 表示的含义是TLS_ECDHE（密钥交换算法）_RSA（身份认证算法）_WITH_AES_128_GCM（AES128GCM对称加密算法） _SHA256（完整性包含的MAC算法）。

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本篇文章就是来个大家普及一下证书的格式。

根据不同的服务器以及服务器的版本，我们需要用到不同的证书格式，就市面上主流的服务器来说，大概有以下格式：

.DER .CER文件是二进制格式，只保存证书，不保存私钥。
.PEM，一般是文本格式，可保存证书，可保存私钥。
.CRT，可以是二进制格式，可以是文本格式，与 .DER 格式相同，不保存私钥。
.PFX .P12，二进制格式，同时包含证书和私钥，一般有密码保护。
.JKS，二进制格式，同时包含证书和私钥，一般有密码保护。

DER该格式是二进制文件内容，Java 和 Windows 服务器偏向于使用这种编码格式。

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首先通过PyQt5来创建一个GUI程序，比如我写的一个简单的计算器程序目录如下： img.png

运行效果如下： img.png

需要将这个GUI打包成windows上面的exe文件。发现了2个都能对python项目打包的工具：pyintaller和nuitka。

这2个工具同时都能满足项目的需要，两者都具备的优点：

  1. 隐藏源码。这里的pyinstaller是通过设置key来对源码进行加密的； 而nuitka则是将python源码转成C++（这里得到的是二进制的pyd文件，防止了反编译），然后再编译成可执行文件。
  2. 方便移植。用户使用方便，不用再安装什么python啊，第三方包之类的。
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