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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。