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)。

 



 

(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

 

 

Java代码  


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

 

 

Java代码  


// 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

 

 

Java代码  


// 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

 

Java代码  


// 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

 

 

Java代码  


// 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。

 

Java代码  


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。