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Netty、MINA、Twisted中SSL/TLS的示例分析-創(chuàng)新互聯(lián)

這篇文章主要介紹了Netty、MINA、Twisted中SSL/TLS的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

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1. 相關(guān)術(shù)語(yǔ)

在學(xué)習(xí)SSL/TLS協(xié)議之前，首先要了解一些相關(guān)概念：

對(duì)稱加密：加密和解密都采用同一個(gè)密鑰，常用的算法有DES、3DES、AES，相對(duì)于非對(duì)稱加密算法更簡(jiǎn)單速度更快。

非對(duì)稱加密：和對(duì)稱加密算法不同，非對(duì)稱加密算法會(huì)有兩個(gè)密鑰：公鑰（可以公開的）和私鑰（私有的），例如客戶端如果使用公鑰加密，那么即時(shí)其他人有公鑰也無法解密，只能通過服務(wù)器私有的私鑰解密。RSA算法即是典型的非對(duì)稱加密算法。

數(shù)字證書：數(shù)字證書是一個(gè)包含公鑰并且通過權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)行的一串?dāng)?shù)據(jù)，數(shù)字證書很多需要付費(fèi)購(gòu)買，也有免費(fèi)的，另外也可以自己生成數(shù)字證書，本文中將會(huì)采用自簽名的方式生成數(shù)字證書。

2. SSL/TLS流程

使用SSL/TLS協(xié)議的服務(wù)器和客戶端開始通信之前，會(huì)先進(jìn)行一個(gè)握手階段：

1）客戶端發(fā)出請(qǐng)求：這一步客戶端會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)傳給服務(wù)器。

2）服務(wù)器回應(yīng)：這一步服務(wù)器會(huì)返回給客戶端一個(gè)服務(wù)器數(shù)字證書（證書中包含用于加密的公鑰），另外服務(wù)器也會(huì)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)給客戶端。

3）客戶端回應(yīng)：這一步客戶端首先會(huì)校驗(yàn)數(shù)字證書的合法性，然后會(huì)再生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)使用第2步中的公鑰采用非對(duì)稱加密算法（例如RSA算法）進(jìn)行加密后傳給服務(wù)器，密文只能通過服務(wù)器的私鑰來解密。

4）服務(wù)器最后回應(yīng)：握手結(jié)束。

握手結(jié)束后，客戶端和服務(wù)器都有上面握手階段的三個(gè)隨機(jī)數(shù)。客戶端和服務(wù)器都通過這三個(gè)隨機(jī)生成一個(gè)密鑰，接下來所有的通信內(nèi)容都使用這個(gè)密鑰通過對(duì)稱加密算法加密傳輸，服務(wù)器和客戶端才開始進(jìn)行安全的通信。

3. 生成私鑰和證書

使用openssl來生成私鑰和證書：

openssl req -x509 -newkey rsa:2048 -nodes -days 365 -keyout private.pem -out cert.crt

運(yùn)行以上命令后，會(huì)在當(dāng)前目錄下生成一個(gè)私鑰文件（private.pem）和一個(gè)證書文件（cert.crt）。

生成的私鑰和證書Twisted、Netty可以直接使用，然而MINA對(duì)私鑰文件的格式的要求，要將pem格式轉(zhuǎn)換成der格式，實(shí)際上就是將文本文件私鑰轉(zhuǎn)成二進(jìn)制文件私鑰。openssl將private.pem轉(zhuǎn)成private.der私鑰文件：

openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in private.pem -outform DER -nocrypt -out private.der

4. SSL/TLS服務(wù)器

接下來在Netty、MINA、Twisted一起學(xué)系列02：TCP消息邊界問題及按行分割消息 一文的基礎(chǔ)上，加上SSL/TLS層。

1）MINA

MINA 可以通過 SslFilter 來實(shí)現(xiàn) SSL/TLS，初始化 SslFilter 的代碼比較繁瑣：

public class MinaServer {

   public static void main(String[] args) throws Exception {


       String certPath = "/Users/wucao/Desktop/ssl/cert.crt";  // 證書
       String privateKeyPath = "/Users/wucao/Desktop/ssl/private.der";  // 私鑰

       // 證書
       // /tupian/20230522/        InputStream inStream = null;
       Certificate certificate = null;
       try {
           inStream = new FileInputStream(certPath);
           CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
           certificate = cf.generateCertificate(inStream);
       } finally {
           if (inStream != null) {
               inStream.close();
           }
       }

       // 私鑰
       PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Files.readAllBytes(new File(privateKeyPath).toPath()));
       PrivateKey privateKey = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(keySpec);

       KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
       ks.load(null, null);
       Certificate[] certificates = {certificate};
       ks.setKeyEntry("key", privateKey, "".toCharArray(), certificates);

       KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
       kmf.init(ks, "".toCharArray());

       SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
       sslContext.init(kmf.getKeyManagers(), null, null);

       IoAcceptor acceptor = new NioSocketAcceptor();
       DefaultIoFilterChainBuilder chain = acceptor.getFilterChain();
       chain.addLast("ssl", new SslFilter(sslContext));  // SslFilter需要放在最前面
       chain.addLast("codec", new ProtocolCodecFilter(new TextLineCodecFactory(Charset.forName("UTF-8"), "\r\n", "\r\n")));
       acceptor.setHandler(new TcpServerHandle());
       acceptor.bind(new InetSocketAddress(8080));
   }
}


class TcpServerHandle extends IoHandlerAdapter {

   @Override
   public void exceptionCaught(IoSession session, Throwable cause)
           throws Exception {
       cause.printStackTrace();
   }

   @Override
   public void messageReceived(IoSession session, Object message)
           throws Exception {
       String line = (String) message;
       System.out.println("messageReceived:" + line);
   }

   @Override
   public void sessionCreated(IoSession session) throws Exception {
       System.out.println("sessionCreated");
   }

   @Override
   public void sessionClosed(IoSession session) throws Exception {
       System.out.println("sessionClosed");
   }
}

2）Netty

Netty 通過添加一個(gè) SslHandler 來實(shí)現(xiàn) SSL/TLS，相對(duì) MINA 來說代碼就比較簡(jiǎn)潔：

public class NettyServer {

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException, SSLException {

       File certificate = new File("/Users/wucao/Desktop/ssl/cert.crt");  // 證書
       File privateKey = new File("/Users/wucao/Desktop/ssl/private.pem");  // 私鑰
       final SslContext sslContext = SslContextBuilder.forServer(certificate, privateKey).build();

       EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
       EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
       try {
           ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
           b.group(bossGroup, workerGroup)
                   .channel(NioServerSocketChannel.class)
                   .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                       @Override
                       public void initChannel(SocketChannel ch)
                               throws Exception {
                           ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();

                           // SslHandler要放在最前面
                           SslHandler sslHandler = sslContext.newHandler(ch.alloc());
                           pipeline.addLast(sslHandler);

                           pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(80));
                           pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));

                           pipeline.addLast(new TcpServerHandler());
                       }
                   });
           ChannelFuture f = b.bind(8080).sync();
           f.channel().closeFuture().sync();
       } finally {
           workerGroup.shutdownGracefully();
           bossGroup.shutdownGracefully();
       }
   }

}

class TcpServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

   @Override
   public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
       String line = (String) msg;
       System.out.println("channelRead:" + line);
   }

   @Override
   public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
       System.out.println("channelActive");
   }

   @Override
   public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) {
       System.out.println("channelInactive");
   }

   @Override
   public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
       cause.printStackTrace();
       ctx.close();
   }
}

3）Twisted

Twisted 實(shí)現(xiàn) SSL/TLS 也是非常簡(jiǎn)單的，將 reactor.listenTCP 替換為 reactor.listenSSL 即可。

# -*- coding:utf-8 –*-

from twisted.protocols.basic import LineOnlyReceiver
from twisted.internet.protocol import Factory
from twisted.internet import reactor, ssl

sslContext = ssl.DefaultOpenSSLContextFactory(
   '/Users/wucao/Desktop/ssl/private.pem',  # 私鑰
   '/Users/wucao/Desktop/ssl/cert.crt',  # 公鑰
)

class TcpServerHandle(LineOnlyReceiver):

   def connectionMade(self):
       print 'connectionMade'

   def connectionLost(self, reason):
       print 'connectionLost'

   def lineReceived(self, data):
       print 'lineReceived:' + data

factory = Factory()
factory.protocol = TcpServerHandle
reactor.listenSSL(8080, factory, sslContext)
reactor.run()

5. SSL/TLS客戶端

這里還是使用Java來寫一個(gè)SSL/TLS客戶端，用來測(cè)試以上三個(gè)服務(wù)器程序。需要注意的是，在上面SSL/TLS流程的介紹中，SSL/TLS握手階段的第2步服務(wù)器會(huì)將證書傳給客戶端，第3步客戶端會(huì)校驗(yàn)證書的合法性，所以下面的代碼首先會(huì)讓客戶端信任openssl生成的證書，才能正確的完成SSL/TLS握手。

public class SSLClient {

   public static void main(String args[]) throws Exception {

       // 客戶端信任改證書，將用于校驗(yàn)服務(wù)器傳過來的證書的合法性
       String certPath = "/Users/wucao/Desktop/ssl/cert.crt";
       InputStream inStream = null;
       Certificate certificate = null;
       try {
           inStream = new FileInputStream(certPath);
           CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
           certificate = cf.generateCertificate(inStream);
       } finally {
           if (inStream != null) {
               inStream.close();
           }
       }

       KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
       ks.load(null, null);
       ks.setCertificateEntry("cert", certificate);

       TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("sunx509");
       tmf.init(ks);

       SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLS");
       sslContext.init(null, tmf.getTrustManagers(), null);

       SSLSocketFactory socketFactory = sslContext.getSocketFactory();

       Socket socket = null;
       OutputStream out = null;

       try {

           socket = socketFactory.createSocket("localhost", 8080);
           out = socket.getOutputStream();

           // 請(qǐng)求服務(wù)器
           String lines = "床前明月光\r\n疑是地上霜\r\n舉頭望明月\r\n低頭思故鄉(xiāng)\r\n";
           byte[] outputBytes = lines.getBytes("UTF-8");
           out.write(outputBytes);
           out.flush();

       } finally {
           // 關(guān)閉連接
           out.close();
           socket.close();
       }

   }
}

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Netty、MINA、Twisted中SSL/TLS的示例分析”這篇文章對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)，關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)-成都網(wǎng)站建設(shè)公司行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識(shí)等著你來學(xué)習(xí)!

新聞標(biāo)題：Netty、MINA、Twisted中SSL/TLS的示例分析-創(chuàng)新互聯(lián)
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