Java SSLSocket的使用

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-08-09 09:15 115阅读 0赞

# Java SSLSocket的使用    #

# 1. 什么是SSLSocket #

JDK文档指出，SSLSocket扩展Socket并提供使用SSL或TLS协议的安全套接字。

这种套接字是正常的流套接字，但是它们在基础网络传输协议(如TCP)上添加了安全保护层。

具体安全方面的讨论见下一篇。本篇重点关注SSLSocket及相关几个类的使用。

# 2. SSLSocket和相关类 #

SSLSocket来自jsse(Java Secure Socket Extension)。

![b5e097a5-3ec4-358d-972d-18cc928daafd.jpg][]

(1)SSLContext: 此类的实例表示安全套接字协议的实现， 它是SSLSocketFactory、SSLServerSocketFactory和SSLEngine的工厂。

(2)SSLSocket: 扩展自Socket

(3)SSLServerSocket: 扩展自ServerSocket

(4)SSLSocketFactory: 抽象类，扩展自SocketFactory, SSLSocket的工厂

(5)SSLServerSocketFactory: 抽象类，扩展自ServerSocketFactory, SSLServerSocket的工厂

(6)KeyStore: 表示密钥和证书的存储设施

(7)KeyManager: 接口，JSSE密钥管理器

(8)TrustManager: 接口，信任管理器(?翻译得很拗口)

(9)X590TrustedManager: TrustManager的子接口，管理X509证书，验证远程安全套接字

# 3. SSLContext的使用 #

public static void main(String[] args) throws Exception {  
            X509TrustManager x509m = new X509TrustManager() {  
          
                @Override  
                public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {  
                    return null;  
                }  
          
                @Override  
                public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain,  
                        String authType) throws CertificateException {  
                }  
          
                @Override  
                public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain,  
                        String authType) throws CertificateException {  
                }  
            };  
            // 获取一个SSLContext实例  
            SSLContext s = SSLContext.getInstance("SSL");  
            // 初始化SSLContext实例  
            s.init(null, new TrustManager[] { x509m },  
                    new java.security.SecureRandom());  
            // 打印这个SSLContext实例使用的协议  
            System.out.println("缺省安全套接字使用的协议: " + s.getProtocol());  
            // 获取SSLContext实例相关的SSLEngine  
            SSLEngine e = s.createSSLEngine();  
            System.out  
                    .println("支持的协议: " + Arrays.asList(e.getSupportedProtocols()));  
            System.out.println("启用的协议: " + Arrays.asList(e.getEnabledProtocols()));  
            System.out.println("支持的加密套件: "  
                    + Arrays.asList(e.getSupportedCipherSuites()));  
            System.out.println("启用的加密套件: "  
                    + Arrays.asList(e.getEnabledCipherSuites()));  
        }

运行结果如下:

![48852bc4-389c-3c9d-9053-77c39d2e0fef.png][]

SSLContext.getProtocol(): 返回当前SSLContext对象的协议名称

SSLContext.init():  初始化当前SSLContext对象。 三个参数均可以为null。 详见JDK文档。

SSLEngine.getSupportedProtocols()等几个方法可以返回些 Engine上支持/已启用的协议、支持/已启用的加密套件

# 4. SSLSocket和SSLServerSocket的使用 #

这两个类的用法跟Socket/ServerSocket的用法比较类似。看下面的例子(主要为了验证SSLSocket的用法 ，I/O和多线程处理比较随意)

## 4.1 SSLServerSocket ##

(1)新建一个SSLServerSocket，并开始监听来自客户端的连接

// 抛出异常  
        // javax.net.ssl.SSLException: No available certificate or key corresponds  
        // to the SSL cipher suites which are enabled.  
        public static void notOk() throws IOException {  
            SSLServerSocketFactory factory = (SSLServerSocketFactory) SSLServerSocketFactory  
                    .getDefault();  
            SSLServerSocket server = (SSLServerSocket) factory  
                    .createServerSocket(10000);  
            System.out.println("ok");  
            server.accept();  
        }

server.accept()处抛出异常， 提示缺少证书。与ServerSocket不同， SSLServerSocket需要证书来进行安全验证。

使用keytool工具生成一个证书。 步骤如下， 得到一个名为cmkey的证书文件

![a567e3e3-d970-32ef-9592-a9901fc0da2d.png][]

(2)重新完善上面的代码。 主要增加两个功能： 使用名为cmkey的证书初始化SSLContext, echo客户端的消息。 代码如下

// 启动一个ssl server socket  
        // 配置了证书, 所以不会抛出异常  
        public static void sslSocketServer() throws Exception {  
          
            // key store相关信息  
            String keyName = "cmkey";  
            char[] keyStorePwd = "123456".toCharArray();  
            char[] keyPwd = "123456".toCharArray();  
            KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());  
          
            // 装载当前目录下的key store. 可用jdk中的keytool工具生成keystore  
            InputStream in = null;  
            keyStore.load(in = Test2.class.getClassLoader().getResourceAsStream(  
                    keyName), keyPwd);  
            in.close();  
          
            // 初始化key manager factory  
            KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory  
                    .getDefaultAlgorithm());  
            kmf.init(keyStore, keyPwd);  
          
            // 初始化ssl context  
            SSLContext context = SSLContext.getInstance("SSL");  
            context.init(kmf.getKeyManagers(),  
                    new TrustManager[] { new MyX509TrustManager() },  
                    new SecureRandom());  
          
            // 监听和接收客户端连接  
            SSLServerSocketFactory factory = context.getServerSocketFactory();  
            SSLServerSocket server = (SSLServerSocket) factory  
                    .createServerSocket(10002);  
            System.out.println("ok");  
            Socket client = server.accept();  
            System.out.println(client.getRemoteSocketAddress());  
          
            // 向客户端发送接收到的字节序列  
            OutputStream output = client.getOutputStream();  
          
            // 当一个普通 socket 连接上来, 这里会抛出异常  
            // Exception in thread "main" javax.net.ssl.SSLException: Unrecognized  
            // SSL message, plaintext connection?  
            InputStream input = client.getInputStream();  
            byte[] buf = new byte[1024];  
            int len = input.read(buf);  
            System.out.println("received: " + new String(buf, 0, len));  
            output.write(buf, 0, len);  
            output.flush();  
            output.close();  
            input.close();  
          
            // 关闭socket连接  
            client.close();  
            server.close();  
        }

## 4.2 SSLSocket ##

(1)我们先使用一个普通的Socket尝试连接服务器端

// 通过socket连接服务器  
        public static void socket() throws UnknownHostException, IOException {  
            Socket s = new Socket("localhost", 10002);  
            System.out.println(s);  
            System.out.println("ok");  
          
            OutputStream output = s.getOutputStream();  
            InputStream input = s.getInputStream();  
          
            output.write("alert".getBytes());  
            System.out.println("sent: alert");  
            output.flush();  
          
            byte[] buf = new byte[1024];  
            int len = input.read(buf);  
            System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));  
        }

结果客户端和服务器端都出错。 客户端的错误是接收到乱码。

![b6b4a97b-65a3-37f1-9aa8-8208f9e71170.png][]

服务器则抛出异常

javax.net.ssl.SSLException: Unrecognized SSL message, plaintext connection?

(2)改成SSLSocket， 但是不使用证书。客户端抛出sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target

// 不使用证书, 通过ssl socket连接服务器  
        // 抛出异常, 提示找不到证书  
        public static void sslSocket() throws UnknownHostException, IOException {  
            SSLSocketFactory factory = (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory  
                    .getDefault();  
            SSLSocket s = (SSLSocket) factory.createSocket("localhost", 10002);  
            System.out.println("ok");  
          
            OutputStream output = s.getOutputStream();  
            InputStream input = s.getInputStream();  
          
            output.write("alert".getBytes());  
            System.out.println("sent: alert");  
            output.flush();  
          
            byte[] buf = new byte[1024];  
            int len = input.read(buf);  
            System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));  
        }

程序客户在不持有证书的情况下直接进行连接，服务器端会产生运行时异常javax.net.ssl.SSLHandshakeException: Received fatal alert: certificate\_unknown，不允许进行连接。 我们可以指定像下面这样执行客户端，服务器端可以成功echo客户端的发出的字符串"alert"

java  \-Djavax.net.ssl.trustStore=cmkey Client

这里的cmkey即前面生成的证书文件。

(3)改成SSLSocket， 对SSLContext进行如下初始化。

public static void sslSocket2() throws Exception {  
        SSLContext context = SSLContext.getInstance("SSL");  
                   // 初始化  
        context.init(null,  
                new TrustManager[] { new Test2.MyX509TrustManager() },  
                new SecureRandom());  
        SSLSocketFactory factory = context.getSocketFactory();  
        SSLSocket s = (SSLSocket) factory.createSocket("localhost", 10002);  
        System.out.println("ok");  
      
        OutputStream output = s.getOutputStream();  
        InputStream input = s.getInputStream();  
      
        output.write("alert".getBytes());  
        System.out.println("sent: alert");  
        output.flush();  
      
        byte[] buf = new byte[1024];  
        int len = input.read(buf);  
        System.out.println("received:" + new String(buf, 0, len));  
    }

[b5e097a5-3ec4-358d-972d-18cc928daafd.jpg]: /images/20220731/878e3a0959b34a09ac2ba0243e41158c.png
[48852bc4-389c-3c9d-9053-77c39d2e0fef.png]: /images/20220731/25ee0aa9274c48af8a1f9ada61ab9857.png
[a567e3e3-d970-32ef-9592-a9901fc0da2d.png]: /images/20220731/020573a03dce4d4f85b10c9fc1855472.png
[b6b4a97b-65a3-37f1-9aa8-8208f9e71170.png]: /images/20220731/8efc9ac6bafa4e449e03bfa14ce7d351.png