去年用tomcat、jboss配置過(guò)HTTPS雙向認證，那時(shí)候主要用的是JDK自帶的keytool工具。這次是用httpd + openssl，區別比較大
在網(wǎng)上搜索了很多文章，發(fā)現全面介紹的不多，或者就是版本比較舊了。所以把我配置的過(guò)程完整地記錄下來(lái)，以供參考
首先要說(shuō)明一下，HTTPS涉及到的內容非常繁雜，包括各種術(shù)語(yǔ)、命令、算法，我現在也沒(méi)有完全搞清楚。本文會(huì )盡量把我知道的解釋一下，但是深入的內容，暫時(shí)不打算深究了
一、環(huán)境
httpd: 2.4.4
openssl：1.0.1
os：ubuntu 12.04 LTS
二、場(chǎng)景
我準備在httpd上配置一個(gè)HTTPS雙向認證，既向客戶(hù)端表明自己的身份，也只允許特定的客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)。本文說(shuō)的主要是作為server的角色的配置，至于作為client的配置，最后也會(huì )稍微介紹一下，但是不會(huì )詳細說(shuō)明
一般來(lái)說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)站不會(huì )去配置雙向認證，因為客戶(hù)端證書(shū)的分發(fā)和管理會(huì )比較麻煩，會(huì )把用戶(hù)擋在門(mén)外，所以一般是不能這么做的。當然，像銀行等對安全要求很高的網(wǎng)站，也會(huì )采用雙向認證，比如U盾、安全控件什么的，其實(shí)就是固化的客戶(hù)端證書(shū)
但是對于企業(yè)應用來(lái)說(shuō)，客戶(hù)一般是固定的，比如兩個(gè)已知的系統對接、內部系統集成等。所以在企業(yè)應用領(lǐng)域，雙向認證還是比較常見(jiàn)的
三、背景知識
證書(shū)（Certificate）是HTTPS的核心，但是其實(shí)證書(shū)并不是一個(gè)單一的東西，而是幾種技術(shù)的綜合
為了網(wǎng)絡(luò )傳輸的安全，有很多種技術(shù)，最主要的是以下3種：
1、加密/解密
避免消息明文傳輸，對消息進(jìn)行加密。早期一般是用對稱(chēng)加密算法，現在一般都是不對稱(chēng)加密，最常見(jiàn)的算法就是RSA。在后面的介紹中，也會(huì )多次看到RSA這個(gè)詞
2、消息摘要
這個(gè)技術(shù)主要是為了避免消息被篡改。消息摘要是把一段信息，通過(guò)某種算法，得出一串字符串。這個(gè)字符串就是消息的摘要。如果消息被篡改（發(fā)生了變化），那么摘要也一定會(huì )發(fā)生變化（一般是這樣的。如果2個(gè)不同的消息生成的摘要是一樣的，那么這就叫發(fā)生了碰撞）
消息摘要的算法主要有MD5和SHA，在證書(shū)領(lǐng)域，一般都是用SHA（安全哈希算法）
3、數字簽名
數字簽名是為了驗證雙方的身份，避免身份偽造
以上三個(gè)技術(shù)結合起來(lái)，就是在HTTPS中廣泛應用的證書(shū)（certificate），證書(shū)本身攜帶了加密/解密的信息，并且可以標識自己的身份，也自帶消息摘要
四、在httpd中配置單向HTTPS
首先在%HTTPD_HOME%/conf/目錄下，修改httpd.conf文件，加載必要的模塊
- LoadModule socache_shmcb_module modules/mod_socache_shmcb.so
- LoadModule socache_dbm_module modules/mod_socache_dbm.so
- LoadModule socache_memcache_module modules/mod_socache_memcache.so
- LoadModule ssl_module modules/mod_ssl.so
這里的前提是，在編譯httpd的時(shí)候，已經(jīng)編譯了ssl模塊。這個(gè)步驟看另一篇文檔：
http://kyfxbl.iteye.com/blog/1902299然后再導入默認的SSL配置文件，當然也可以選擇不導入，在httpd.conf直接配置。但是導入默認的可以節省很多時(shí)間，并且默認的文件是用vhost配置的，不會(huì )跟main server沖突，可以算是一種最佳實(shí)踐
- # Secure (SSL/TLS) connections
- Include conf/extra/httpd-ssl.conf
-
- <IfModule ssl_module>
- SSLRandomSeed startup builtin
- SSLRandomSeed connect builtin
- </IfModule>
然后打開(kāi)%HTTPD_HOME%/conf/extra/目錄，看一下httpd-ssl.conf，主要有以下幾個(gè)配置
- SSLEngine on
- SSLCertificateFile "/usr/local/httpd/conf/server.cer"
- SSLCertificateKeyFile "/usr/local/httpd/conf/server.key.pem"
- #SSLCACertificateFile "/usr/local/httpd/conf/ca.cer"
- #SSLVerifyClient require
- #SSLVerifyDepth 10
只要開(kāi)啟前3個(gè)，單向的HTTPS認證就配置好了。后面3個(gè)目前先注釋掉，是后面雙向認證才用到
然后重啟一下httpd，會(huì )發(fā)現報錯：
AH00526: Syntax error on line 106 of /usr/local/httpd/conf/extra/httpd-ssl.conf:
SSLCertificateFile: file '/usr/local/httpd/conf/server.cer' does not exist or is empty
這是因為httpd需要一個(gè)服務(wù)端的私鑰（.key.pem），和一個(gè)服務(wù)端證書(shū)（.cer）。前面已經(jīng)配置了這2個(gè)文件的路徑，但是還沒(méi)有創(chuàng )建。下一步就要創(chuàng )建這些文件
五、創(chuàng )建CA（Certificate Authority）
這個(gè)CA，也叫“根證書(shū)”
服務(wù)端做了一個(gè)證書(shū)，但是這是沒(méi)有法律效力的，誰(shuí)都可以自己做證書(shū)，就根本達不到安全的目的。所以就要有一個(gè)機構，負責來(lái)確認服務(wù)端的身份，然后統一的簽發(fā)證書(shū)。這樣才能有權威性
當瀏覽器通過(guò)HTTPS協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)網(wǎng)站，網(wǎng)站首先會(huì )發(fā)過(guò)來(lái)一個(gè)自己的證書(shū)（certificate）。接下來(lái)瀏覽器就會(huì )到權威機構（CA），去驗證一下這個(gè)證書(shū)是不是它簽發(fā)的。如果是的話(huà)，就信任這個(gè)網(wǎng)站的證書(shū)，繼續訪(fǎng)問(wèn);如果不是的話(huà)，要怎么處理就依賴(lài)于實(shí)現了。一般的瀏覽器會(huì )彈出一個(gè)警告，讓用戶(hù)自己決定要不要繼續訪(fǎng)問(wèn)。當然直接拒絕也是可以的
現在國際上有3大CA機構，如果是要自己做一個(gè)網(wǎng)站的話(huà)，如上所述，一般是需要請這些權威機構幫忙簽發(fā)證書(shū)的?，F在所有的主流瀏覽器，默認都安裝了這些CA的根證書(shū)，所以如果網(wǎng)站的證書(shū)是這些權威機構簽發(fā)的，瀏覽器就不會(huì )發(fā)出警告了。比如支付寶，它的證書(shū)是由VeriSign簽發(fā)的，所以訪(fǎng)問(wèn)支付寶，瀏覽器不會(huì )發(fā)出警告
這里還有一個(gè)鏈條的關(guān)系，比如我有10個(gè)子網(wǎng)站，如果每個(gè)都要去找CA簽發(fā)證書(shū)，就很麻煩。我可以找CA給我簽發(fā)一個(gè)次級根證書(shū)，然后再用這個(gè)次級根證書(shū)給自己簽發(fā)10個(gè)證書(shū)。那么只要客戶(hù)的瀏覽器里有CA根證書(shū)就可以了，這10個(gè)證書(shū)都可以通過(guò)認證，不要求客戶(hù)安裝次級根證書(shū)，原文見(jiàn)下：
引用
Intermediate CA certificates lie between the root CA certificate (which is installed in the browsers) and the server certificate (which you installed on the server).
如果是企業(yè)應用，那完全可以自己給自己當CA，因為可以要求目標用戶(hù)（系統）安裝自己的CA根證書(shū)，效果是一樣的，還可以省下請權威CA簽發(fā)證書(shū)的費用（互聯(lián)網(wǎng)應用分發(fā)自己的CA到無(wú)數的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)上，難度很大）
下面就介紹如何創(chuàng )建自己的CA
1、準備工作
先在隨便一個(gè)目錄，創(chuàng )建以下幾個(gè)子目錄：
/private
/certificates
其中private放的是私鑰和CSR（后面會(huì )介紹），certificates里放的就是證書(shū)了
2、創(chuàng )建CA私鑰
- openssl genrsa -aes256 -out private/ca.key.pem 2048
最后的參數是RSA密鑰的長(cháng)度，默認是512。2048其實(shí)長(cháng)了一點(diǎn)，老的瀏覽器稍后會(huì )不支持，不過(guò)現在的主流瀏覽器都是支持的，所以問(wèn)題不大
通過(guò)這個(gè)命令，私鑰就創(chuàng )建好了，文件名是ca.key.pem
用這個(gè)命令，可以看一下剛才創(chuàng )建的這個(gè)私鑰的信息
- openssl rsa -noout -text -in private/ca.key.pem
不過(guò)基本上，看也是白看，反正我是看不懂。只知道私鑰里其實(shí)有2組數字，是用來(lái)形成公鑰的，最后也會(huì )包含在證書(shū)里
引用
A private key contains a series of numbers. Two of these numbers form the "public key", the others are part of the "private key". The "public key" bits are included when you generate a CSR, and subsequently form part of the associated Certificate.
另外，最后的.pem擴展名，是表示該私鑰用PEM編碼。實(shí)際上私鑰和證書(shū)都是用PEM編碼的，PEM只是一種編碼格式，不需要太在意。httpd可以直接處理這種編碼格式，但是瀏覽器和JAVA都不行，所以在需要的時(shí)候，會(huì )把編碼從PEM改成PKCS，后面會(huì )介紹。只要知道證書(shū)和私鑰都有編碼，只是編碼是PEM還是PKCS的區別而已。就像"你好"可以用UTF-8編碼，也可以用GBK編碼一樣，內容是不變的
3、創(chuàng )建CA簽名請求
- openssl req -new -key private/ca.key.pem -out private/ca.csr -subj "/C=CN/ST=SZ/L=SZ/O=kyfxbl/OU=kyfxbl/CN=*.kyfxbl.net"
這里要注意的是，如果不用-subj參數，那么就會(huì )在命令行交互輸入簽發(fā)目標的身份識別信息，這叫DN（Distinguished Name）。其中別的都不要緊，最重要的是CN那一行，因為我這里是根證書(shū)，所以我設置為*.kyfxbl.net，這樣我后面用這個(gè)CA簽發(fā)的www.kyfxbl.net、game.kyfxbl.net、news.kyfxbl.net……，全都是有效的
生成的簽名請求文件，是ca.csr
- openssl req -noout -text -in private/ca.csr
同上，看不懂
4、自己簽發(fā)CA根證書(shū)
- openssl x509 -req -days 3650 -sha1 -extensions v3_ca -signkey private/ca.key.pem -in private/ca.csr -out certificates/ca.cer
這里參數很復雜，我也不太清楚準確的意思是什么，可以用openssl x509 -help自己研究一下
生成的ca.cer，就是最終的根證書(shū)了！這個(gè)文件非常重要，因為后續的服務(wù)端證書(shū)、客戶(hù)端證書(shū)，都是用這個(gè)CA簽發(fā)的，也要把它分發(fā)給客戶(hù)，讓他們導入到自己的瀏覽器或者系統中
查看的命令是：
- openssl x509 -noout -text -in certificates/ca.cer
5、把根證書(shū)從PEM編碼轉為PKCS編碼
這步其實(shí)不是必選的，但是前面說(shuō)過(guò)，JAVA環(huán)境是不能直接用PEM編碼的證書(shū)的，很多瀏覽器也不行，所以有時(shí)候也需要轉一下編碼
- openssl pkcs12 -export -cacerts -inkey private/ca.key.pem -in certificates/ca.cer -out certificates/ca.p12
得到的ca.p12就是轉碼后的CA根證書(shū)，在不能直接用ca.cer的時(shí)候，就用ca.p12代替
六、簽發(fā)服務(wù)端證書(shū)
現在CA根證書(shū)和私鑰都有了，就可以開(kāi)始簽發(fā)服務(wù)端證書(shū)了（簽發(fā)請求ca.csr是過(guò)程文件，有了cer就不再需要它了，要刪掉也可以）。下面的命令和簽發(fā)CA證書(shū)時(shí)都差不多，但是參數上有區別
1、創(chuàng )建服務(wù)端私鑰
- openssl genrsa -aes256 -out private/server.key.pem 2048
2、創(chuàng )建服務(wù)端證書(shū)簽發(fā)請求
- openssl req -new -key private/server.key.pem -out private/server.csr -subj "/C=CN/ST=SZ/L=SZ/O=kyfxbl/OU=kyfxbl/CN=www.kyfxbl.net"
和ca.csr的區別在于，這里的CN不是*.kyfxbl.net，而是www.kyfxbl.net，因為我現在是在為www.kyfxbl.net申請證書(shū)
3、利用CA根證書(shū)，簽發(fā)服務(wù)端證書(shū)
- openssl x509 -req -days 3650 -sha1 -extensions v3_req -CA certificates/ca.cer -CAkey private/ca.key.pem -CAserial ca.srl -CAcreateserial -in private/server.csr -out certificates/server.cer
這里和前面自己簽發(fā)CA證書(shū)時(shí)，參數區別就比較大了，最后得到的server.cer，就是服務(wù)端證書(shū)
七、測試單向認證
把server.key.pem和server.cer拷貝到%HTTPD_HOME%/conf/目錄下，然后重新啟動(dòng)httpd，會(huì )要求輸入一個(gè)密碼
然后訪(fǎng)問(wèn)http://localhost:443/，會(huì )報400錯誤：
接下來(lái)用https://localhost:443來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，瀏覽器報警：
這里就是前面創(chuàng )建CSR時(shí)，輸入的CN的作用，這個(gè)證書(shū)是為www.kyfxbl.net申請的，這里請求的地址卻是localhost，不匹配所以報錯。為了能用www.kyfxbl.net這個(gè)主機名來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，就需要改一下/etc/hosts文件：
127.0.0.1 localhost
192.168.1.102 www.kyfxbl.net
然后就可以用www.kyfxbl.net來(lái)訪(fǎng)問(wèn)了，再試一下：https://www.kyfxbl.net/
這次瀏覽器還是告警，但是告警信息變了：
證書(shū)信息如下：
可以看到這個(gè)證書(shū)是由*.kyfxbl.net這個(gè)CA頒發(fā)的，瀏覽器不認識，所以不信任由這個(gè)CA簽發(fā)的所有證書(shū)。接下來(lái)就需要把ca.cer導入瀏覽器。這里直接導入server.cer也是可以的，但是后面如果又創(chuàng )建一個(gè)網(wǎng)站比如說(shuō)www2.kyfxbl.net，那么又不行了。所以最好的辦法是直接導入CA根證書(shū)，那么后續只要是用這個(gè)根證書(shū)簽發(fā)的證書(shū)，瀏覽器都會(huì )信任
導入前：
導入后：
再次訪(fǎng)問(wèn)，可以看到成功了，瀏覽器不告警，并且URL欄前面打了一個(gè)綠勾
八、配置雙向認證
如果要配置服務(wù)器只允許合法的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，就需要配置雙向認證
配置為雙向認證之后，除了服務(wù)端要發(fā)證書(shū)給客戶(hù)端之外，客戶(hù)端也要發(fā)客戶(hù)端證書(shū)到服務(wù)端，服務(wù)端認證通過(guò)，才允許訪(fǎng)問(wèn)
- SSLCACertificateFile "/usr/local/httpd/conf/ca.cer"
- SSLVerifyClient require
- SSLVerifyDepth 10
在單項認證的基礎上，再配置以上3個(gè)參數
SSLCACertificateFile，這個(gè)意思是當客戶(hù)端發(fā)來(lái)客戶(hù)端證書(shū)的時(shí)候，httpd用哪個(gè)CA根證書(shū)校驗它
配置好了，還不能重啟，因為現在客戶(hù)端證書(shū)還沒(méi)做好
這里要說(shuō)明一下，客戶(hù)端證書(shū)是怎么來(lái)的
有2種方式：
第一種，客戶(hù)端也自己CA，然后簽發(fā)證書(shū)給自己。把客戶(hù)端的CA根證書(shū)發(fā)過(guò)來(lái)，配置成SSLCACertificateFile。這在互聯(lián)網(wǎng)應用里基本是不可能的，安全和管理都是問(wèn)題。但是在企業(yè)應用里，還是比較常見(jiàn)的，雙方互相交換CA根證書(shū)
第二種，就用剛才服務(wù)端的CA根證書(shū)，簽發(fā)一個(gè)客戶(hù)端證書(shū)，發(fā)給用戶(hù)，用戶(hù)每次用這個(gè)證書(shū)來(lái)發(fā)請求，像銀行，支付寶等等，用的是這種方式
當然理論上其實(shí)還有一種辦法，就是客戶(hù)自己去找權威CA簽證書(shū)，但是這個(gè)是不可能的，因為很麻煩，找CA簽也非常貴
本文用的是第2種方法。其實(shí)都是一樣的。關(guān)鍵還是在CA根證書(shū)上，所以前面也說(shuō)過(guò)了，CA根證書(shū)非常重要
九、簽發(fā)客戶(hù)端證書(shū)
1、創(chuàng )建客戶(hù)端私鑰
- openssl genrsa -aes256 -out private/client.key.pem 2048
2、創(chuàng )建客戶(hù)端證書(shū)簽發(fā)請求
- openssl req -new -key private/client.key.pem -out private/client.csr -subj "/C=CN/ST=SZ/L=SZ/O=kyfxbl/OU=kyfxbl/CN=kyfxbl"
這里的不同在于，這里的CN不是*.kyfxbl.net，也不是www.kyfxbl.net，隨便填一個(gè)kyfxbl就好了，或者干脆叫user都沒(méi)問(wèn)題，反正是一個(gè)客戶(hù)端證書(shū)
3、利用CA根證書(shū)，簽發(fā)客戶(hù)端證書(shū)
- openssl x509 -req -days 3650 -sha1 -extensions v3_req -CA certificates/ca.cer -CAkey private/ca.key.pem -CAserial ca.srl -CAcreateserial -in private/client.csr -out certificates/client.cer
這里和簽發(fā)server.cer基本是一樣的
4、把客戶(hù)端證書(shū)轉換成p12格式
- openssl pkcs12 -export -clcerts -inkey private/client.key.pem -in certificates/client.cer -out certificates/client.p12
這步是必須的，因為稍后就需要把客戶(hù)端證書(shū)導入到瀏覽器里，但是一般瀏覽器都不能直接使用PEM編碼的證書(shū)
十、測試雙向認證
把ca.cer拷貝到%HTTPD_HOME%/conf/目錄下，重啟httpd
然后再次訪(fǎng)問(wèn)https://www.kyfxbl.net/，結果這次不是警告，而是直接報錯：
接下來(lái)要把client.p12導入到瀏覽器里
導入前：
導入的時(shí)候會(huì )要求輸入密碼，這是為了避免有人偷偷拷貝了別人的客戶(hù)端證書(shū)，偽裝成合法用戶(hù)：
導入后：
然后再次訪(fǎng)問(wèn)，瀏覽器會(huì )要求選擇證書(shū)。這個(gè)步驟是通過(guò)雙向認證訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)站時(shí)必須的，但是平時(shí)訪(fǎng)問(wèn)銀行、支付寶的時(shí)候貌似沒(méi)有，這是因為這些網(wǎng)站為了簡(jiǎn)化用戶(hù)的操作，都會(huì )要求用戶(hù)安裝什么“安全控件”，控件自動(dòng)選擇了證書(shū)
點(diǎn)擊確定，訪(fǎng)問(wèn)成功！
十一、JKS等
到這里，用httpd配置雙向HTTPS認證就完成了
本文說(shuō)的是作為server的角色，要如何配置。但是在JAVA環(huán)境下，如果要以client的角色，通過(guò)雙向認證發(fā)起請求，則還有些不同
這里實(shí)際上是要充當一個(gè)類(lèi)似瀏覽器的角色，需要校驗server certificate，還需要在發(fā)起請求的時(shí)候，把client certificate發(fā)過(guò)去
在JAVA里，是通過(guò)keystore和truststore來(lái)實(shí)現的，不在本文的討論范圍內?？梢钥匆幌缕渌膸灼┛?，在HTTPS分類(lèi)里
十二、參考資料
http://httpd.apache.org/docs/2.4/en/ssl/http://linux.chinaunix.net/techdoc/net/2008/01/08/976172.shtml《JAVA加密與解密的藝術(shù)》——作者梁棟
