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配置Tomcat 4使用SSL
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內(nèi)容：

1．Tomcat簡介
2．SSL(Server Socket Layer)簡介
3．SSL工作原理
4．配置Tomcat 4.x 使用SSL
5．結(jié)論

趙梁 (b-i-d@163.com) 2002 年 5 月

趙梁，1995年畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)。對J2EE, J2ME以及CORBA, Web Service等技術(shù)比較感興趣。目前的主要工作是采用J2EE技術(shù)開發(fā)供分銷企業(yè)使用的供應(yīng)鏈/銷售鏈ERP?？梢酝ㄟ^電子郵件 b-i-d@163.com 與作者聯(lián)系。
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目前介紹配置Tomcat 4使用單向SSL認(rèn)證(只驗(yàn)證服務(wù)器證書)的資料很多，過程也比較簡單。但是由于配置其使用雙向SSL認(rèn)證(還需要驗(yàn)證客戶端個(gè)人證書)除了需要CA對證書簽名外，還要從CA獲得個(gè)人證書。有關(guān)這一問題，目前結(jié)合具體web服務(wù)器來講解如何操作的資料很少。作者通過摸索借助一些SSL工具在本地實(shí)現(xiàn)了簡單的CA功能，并在此基礎(chǔ)上配置成功了Tomcat的雙向認(rèn)證，希望能把其中的一些經(jīng)驗(yàn)與大家共享。不過受本人水平所限，文中難免會(huì)有錯(cuò)誤與不當(dāng)之處，敬請大家諒解。
1．Tomcat簡介
Tomcat是Apache Jakarta的子項(xiàng)目之一，作為一個(gè)優(yōu)秀的開源web應(yīng)用服務(wù)器，全面支持jsp1.2以及servlet2.3規(guī)范。因其技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定，而且免費(fèi)，因而深受Java愛好者的喜愛并得到了部分軟件開發(fā)商的認(rèn)可，成為目前比較流行的web應(yīng)用服務(wù)器。

2．SSL(Server Socket Layer)簡介
在網(wǎng)絡(luò)上信息在源-宿的傳遞過程中會(huì)經(jīng)過其它的計(jì)算機(jī)。一般情況下，中間的計(jì)算機(jī)不會(huì)監(jiān)聽路過的信息。但在使用網(wǎng)上銀行或者進(jìn)行信用卡交易的時(shí)候有可能被監(jiān)視，從而導(dǎo)致個(gè)人隱私的泄露。由于Internet和Intranet體系結(jié)構(gòu)的原因，總有某些人能夠讀取并替換用戶發(fā)出的信息。隨著網(wǎng)上支付的不斷發(fā)展，人們對信息安全的要求越來越高。因此Netscape公司提出了SSL協(xié)議，旨在達(dá)到在開放網(wǎng)絡(luò)(Internet)上安全保密地傳輸信息的目的，這種協(xié)議在WEB上獲得了廣泛的應(yīng)用。之后IETF(www.ietf.org)對SSL作了標(biāo)準(zhǔn)化，即RFC2246，并將其稱為TLS（Transport Layer Security），從技術(shù)上講，TLS1.0與SSL3.0的差別非常微小。

3．SSL工作原理
SSL協(xié)議使用不對稱加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)會(huì)話雙方之間信息的安全傳遞?？梢詫?shí)現(xiàn)信息傳遞的保密性、完整性，并且會(huì)話雙方能鑒別對方身份。不同于常用的http協(xié)議，我們在與網(wǎng)站建立SSL安全連接時(shí)使用https協(xié)議，即采用https://ip:port/的方式來訪問。當(dāng)我們與一個(gè)網(wǎng)站建立https連接時(shí)，我們的瀏覽器與Web Server之間要經(jīng)過一個(gè)握手的過程來完成身份鑒定與密鑰交換，從而建立安全連接。具體過程如下：

用戶瀏覽器將其SSL版本號、加密設(shè)置參數(shù)、與session有關(guān)的數(shù)據(jù)以及其它一些必要信息發(fā)送到服務(wù)器。
服務(wù)器將其SSL版本號、加密設(shè)置參數(shù)、與session有關(guān)的數(shù)據(jù)以及其它一些必要信息發(fā)送給瀏覽器，同時(shí)發(fā)給瀏覽器的還有服務(wù)器的證書。如果配置服務(wù)器的SSL需要驗(yàn)證用戶身份，還要發(fā)出請求要求瀏覽器提供用戶證書。
客戶端檢查服務(wù)器證書，如果檢查失敗，提示不能建立SSL連接。如果成功，那么繼續(xù)。客戶端瀏覽器為本次會(huì)話生成pre-master secret，并將其用服務(wù)器公鑰加密后發(fā)送給服務(wù)器。如果服務(wù)器要求鑒別客戶身份，客戶端還要再對另外一些數(shù)據(jù)簽名后并將其與客戶端證書一起發(fā)送給服務(wù)器。
如果服務(wù)器要求鑒別客戶身份，則檢查簽署客戶證書的CA是否可信。如果不在信任列表中，結(jié)束本次會(huì)話。如果檢查通過，服務(wù)器用自己的私鑰解密收到的pre-master secret，并用它通過某些算法生成本次會(huì)話的master secret。
客戶端與服務(wù)器均使用此master secret生成本次會(huì)話的會(huì)話密鑰(對稱密鑰)。在雙方SSL握手結(jié)束后傳遞任何消息均使用此會(huì)話密鑰。這樣做的主要原因是對稱加密比非對稱加密的運(yùn)算量低一個(gè)數(shù)量級以上，能夠顯著提高雙方會(huì)話時(shí)的運(yùn)算速度。
客戶端通知服務(wù)器此后發(fā)送的消息都使用這個(gè)會(huì)話密鑰進(jìn)行加密。并通知服務(wù)器客戶端已經(jīng)完成本次SSL握手。
服務(wù)器通知客戶端此后發(fā)送的消息都使用這個(gè)會(huì)話密鑰進(jìn)行加密。并通知客戶端服務(wù)器已經(jīng)完成本次SSL握手。
本次握手過程結(jié)束，會(huì)話已經(jīng)建立。雙方使用同一個(gè)會(huì)話密鑰分別對發(fā)送以及接受的信息進(jìn)行加、解密。

4．配置Tomcat 4.x 使用SSL

4.1 用到的軟件包

Tomcat 4.0.2
用途：Web Server。
下載： http://jakarta.apache.org/builds/jakarta-tomcat-4.0/release/v4.0.3/bin/
JSSE 1.0,2
用途：用來產(chǎn)生Tocmcat使用的秘鑰對(keystore)。
下載： http://java.sun.com/products/jsse/
Openssl 0.9.9.6
用途：用來產(chǎn)生CA證書、簽名并生成IE可導(dǎo)入的PKCS#12格式私鑰。
下載： http://www.openssl.org/
以上工具的安裝過程可以參考自帶的幫助，本文就不再詳細(xì)描述了。

4.2 建立自己的CA

4.2.1 建立工作目錄
mkdir ca

4.2.2 生成CA私鑰以及自簽名根證書
4.2.2.1 生成CA私鑰
openssl genrsa -out ca\ca-key.pem 1024

4.2.2.2 生成待簽名證書
openssl req -new -out ca\ca-req.csr -key ca\ca-key.pem

4.2.2.3 用CA私鑰進(jìn)行自簽名
openssl x509 -req -in ca\ca-req.csr -out ca\ca-cert.pem -signkey ca\ca-key.pem -days 365

4.3 設(shè)置Tomcat 4.x
在本文中用符號"%JDK_HOME%"來表示JDK的安裝位置，用符號"%TCAT_HOME%" 表示Tomcat的安裝位置。

4.3.1建立工作目錄
mkdir server

4.3.2 生成server端證書
4.3.2.1 生成KeyPair
%JDK_HOME%\bin\keytool -genkey -alias tomcat_server -validity 365 -keyalg RSA -keysize 1024 -keypass changeit -storepass changeit -dname "cn=localhost, ou=department, o=company, l=Beijing, st=Beijing, c=CN" -keystore server\server_keystore

4.3.2.2 生成待簽名證書
%JDK_HOME%\bin\keytool -certreq -alias tomcat_server -sigalg MD5withRSA -file server\server.csr -keypass changeit -keystore server\server_keystore -storepass changeit

4.3.2.3 用CA私鑰進(jìn)行簽名
openssl x509 -req -in server\server.csr -out server\server-cert.pem -CA ca\ca-cert.pem -CAkey ca\ca-key.pem -days 365

4.3.2.4 導(dǎo)入信任的CA根證書到JSSE的默認(rèn)位置(%JDK_ROOT %/jre/security/cacerts)
%JDK_HOME%\bin\keytool -import -v -trustcacerts -storepass changeit -alias my_ca_root -file ca\ca-cert.pem -keystore %JDK_HOME%\jre\lib\security\cacerts

4.3.2.5 把CA簽名后的server端證書導(dǎo)入keystore
%JDK_HOME%\bin\keytool -import -v -trustcacerts -storepass changeit -alias tomcat_server -file server\server-cert.pem -keystore server\server_keystore

4.3.2.6 查看server端證書
keytool -list -keystore %JDK_HOME%\jre\lib\security\cacerts
keytool -list -keystore server\server_keystore

4.3.3 修改server.xml使Tomcat支持SSL
首先找到以下內(nèi)容，去掉對其的注釋。然后參照紅色部分修改。如果配置Tomcat不驗(yàn)證客戶身份，可以設(shè)置

clientAuth="false"。
<Connector className="org.apache.catalina.connector.http.HttpConnector"
port="8443" minProcessors="5" maxProcessors="75"
enableLookups="true"
acceptCount="10" debug="0" scheme="https" secure="true">
<Factory className="org.apache.catalina.net.SSLServerSocketFactory"
clientAuth="true" protocol="TLS"
keystoreFile="%TCAT_HOME%/conf/server_keystore" keystorePass="changeit"
/>

然后把文件server\server_keystore復(fù)制到目錄%TCAT_HOME%\conf\下。

4.4 在IE中安裝個(gè)人證書
4.4.1 建立工作目錄
mkdir client

4.4.2 生成client私鑰并用CA私鑰簽名

4.4.2.1 生成client私鑰
openssl genrsa -out client\client-key.pem 1024

4.4.2.2 生成待簽名證書
openssl req -new -out client\client-req.csr -key client\client-key.pem

4.4.2.3 用CA私鑰進(jìn)行簽名
openssl x509 -req -in client\client-req.csr -out client\client.crt -signkey client\client-key.pem

-CA ca\ca-cert.pem -CAkey ca\ca-key.pem -CAcreateserial -days 365

4.4.2.4 生成client端的個(gè)人證書
因?yàn)镴SSE1.0.2沒有完全實(shí)現(xiàn)了對PKCS#12格式文件的操作(只能讀取，不能輸出)，所以在這里需要用openssl制作client端的個(gè)人證書(包含私鑰)。
openssl pkcs12 -export -clcerts -in client\client.crt -inkey client\client-key.pem -out client\client.p12

4.4.2.5 安裝信任的根證書
把ca\ca-key.pem改名為ca\ca-key.cer，在client端的IE中使用"工具 ‘ Internet選項(xiàng) ‘ 內(nèi)容 ‘ 證書 ‘ 導(dǎo)入"把我們生成的CA根證書導(dǎo)入，使其成為用戶信任的CA。

4.4.3 安裝個(gè)人證書
把client.p12導(dǎo)入到client端的IE中作為個(gè)人證書，導(dǎo)入過程同4.4.2.5。

4.5 用IE瀏覽器使用SSL協(xié)議訪問Tomcat

4.5.1 啟動(dòng)Tomcat 4.x
執(zhí)行%TCAT_HOME%\bin\startup.bat啟動(dòng)Tomcat 4.x

4.5.2 用IE訪問Tomcat 4.x
在IE瀏覽器的地址欄中輸入https://localhost:8443，如果前面的操作都正確的話，應(yīng)該可以看到Tomcat的歡迎頁面。同時(shí)狀態(tài)欄上的小鎖處于閉合狀態(tài)，表示您已經(jīng)成功地與服務(wù)器建立了要求客戶端驗(yàn)證的SSL安全連接。

5 結(jié)論
以上我們實(shí)現(xiàn)了為Tomcat 4.x配置要求客戶端驗(yàn)證的SSL的全過程。對于其它類型的服務(wù)器，例如Apache，Netscape Enterprise Server, Websphere，Weblogic等，一般只是在服務(wù)器端保存證書的方式略有不同，但它們的原理都是類似的，配置時(shí)可以在本文中辦法的基礎(chǔ)上做出相應(yīng)的調(diào)整。

參考資料

Tomcat SSL Configuration HOW-TO
SSL3.0規(guī)范
Description of the Secure Sockets Layer (SSL) Handshake (Q257591)
keytool - Key and Certificate Management Tool
Openssl使用手冊

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