java SSLContext

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)。

(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:

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

(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。 

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));
}

 服务器端可以成功echo客户端的发出的字符串"alert"。 完整代码见附件。

参考  http://java.ccidnet.com/art/3737/20060808/789375_1.html

 http://blog.csdn.net/scliu0718/article/details/7198889

http://www.iteye.com/topic/1114800

http://410063005.iteye.com/blog/1751243