杂谈X509证书, Java Keystore与Jetty

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很多人对JSSE组成部分的Key Tool 工具不太明白，希望本文能有帮助
科班出身的同学应该学过课程“密码学”， 这门课详细解释了现代对称加密的算法原理， 当时学的我云里雾里。 直到现在使用过SSL加密才知道工程上用法是这样的， 老师讲的时候就不能带一点工程实践吗？ 简单来说，对称加密体系就是我有一段需要加密的字符， 我用私钥加密之后变成了无意义的密文， 只有用配对的公钥才能对这个密文进行解密还原回来。
下图是个简单的示意，注意由于公私钥是配对的，一般给信息加密的人持有此密钥对。

这套机制可以应用在网络上电子商务常用的可信任站点的证书 验证上，因为电子商务站点经常涉及到交易，所以客户需要知道这个电子商务网站是真的，可信任的， 而不是一个一摸一样的伪造网站，来钓鱼骗你账户和密码的。
简单说一下这个证书验证的过程：

• 点击一个https的网站
  
• 浏览器开始建立ssl连接
  
• 浏览器请求该网站证书，该证书主要包含了公钥，及网站用私钥加密证书内容后的签名数据
  
• 浏览器用公钥解密签名数据，验证该证书完整性
  
• 浏览器根据签名者的名字验证证书链，反复进行直到匹配到了浏览器内自带的可信任根CA机构
  

为了更直观点, 以下是用java程序取出来的Google的证书，主要的内容包括：
版本(Version)，主题(Subject)，签名算法(Signature Algorithm)，有效日期(Validity)，认证机构(Issuer)，序列号(SerialNumber),公钥信息(Key)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

[ [   Version: V3   Subject: CN=www.google.com, O=Google Inc, L=Mountain View, ST=California, C=US   Signature Algorithm: SHA1withRSA, OID = 1.2.840.113549.1.1.5     Key:  Sun RSA public key, 2048 bits   modulus: 21234013066307499395457251007591480564049457586531682634102688105320414778844675214782297227108785101225473929899552731501456168053582903590770359069026387607503146650068399613049641154687616403518890644657095548686866113952705014503928651307072537712940705497213473591529858208623561782445051685850298532560404133534066309955969883121384862800482489711770827176592928627367189401567119209235611091403472756628910838905587679781334745044724147912894428457975079919303874339456674143408932927112368761924943362190459243823969871830702191962312600960355323190050761278795233954274164962425829947843114462063705745562381   public exponent: 65537   Validity: [From: Wed Jul 02 21:38:55 CST 2014,                To: Tue Sep 30 08:00:00 CST 2014]   Issuer: CN=Google Internet Authority G2, O=Google Inc, C=US   SerialNumber: [    5b7fd907 7ce7148c]   Certificate Extensions: 8 [1]: ObjectId: 1.3.6.1.5.5.7.1.1 Criticality=false AuthorityInfoAccess [   [    accessMethod: caIssuers    accessLocation: URIName: http://pki.google.com/GIAG2.crt ,    accessMethod: ocsp    accessLocation: URIName: http://clients1.google.com/ocsp ] ]   [2]: ObjectId: 2.5.29.35 Criticality=false AuthorityKeyIdentifier [ KeyIdentifier [ 0000: 4A DD 06 16 1B BC F6 68   B5 76 F5 81 B6 BB 62 1A  J......h.v....b. 0010: BA 5A 81 2F                                        .Z./ ] ]   [3]: ObjectId: 2.5.29.19 Criticality=true BasicConstraints:[   CA:false   PathLen: undefined ]   [4]: ObjectId: 2.5.29.31 Criticality=false CRLDistributionPoints [   [DistributionPoint:      [URIName: http://pki.google.com/GIAG2.crl] ]]   [5]: ObjectId: 2.5.29.32 Criticality=false CertificatePolicies [   [CertificatePolicyId: [1.3.6.1.4.1.11129.2.5.1] []  ] ]   [6]: ObjectId: 2.5.29.37 Criticality=false ExtendedKeyUsages [   serverAuth   clientAuth ]   [7]: ObjectId: 2.5.29.17 Criticality=false SubjectAlternativeName [   DNSName: www.google.com ]   [8]: ObjectId: 2.5.29.14 Criticality=false SubjectKeyIdentifier [ KeyIdentifier [ 0000: 79 DF 1E A5 4C 46 0D 45   EE 18 41 68 F0 83 CA 4F  y...LF.E..Ah...O 0010: C7 2C B4 C2                                        .,.. ] ]   ]   Algorithm: [SHA1withRSA]   Signature: 0000: 7E B3 33 11 DC 10 16 C2   99 A0 53 BD 24 03 4D 79  ..3.......S.$.My 0010: 92 A5 15 61 F1 4E C6 F6   C5 10 BB D0 8D 70 F6 53  ...a.N.......p.S 0020: AA FE 25 EA 33 39 2F 9C   DA C2 69 94 A4 34 1D 57  ..%.39/...i..4.W 0030: A7 E4 D5 75 94 03 8B 61   86 2A A6 82 FA C9 43 37  ...u...a.*....C7 0040: 28 28 F6 3F 0E DA 88 42   74 2E 79 0C 3E D1 4E 2A  ((.?...Bt.y.>.N* 0050: C7 25 D7 E1 44 1A 30 D1   C6 33 F4 E4 4E 5E B7 78  .%..D.0..3..N^.x 0060: C3 1D C2 BE 47 0E 3D D3   CF 09 74 5C 7F 84 C8 55  ....G.=...t\...U 0070: EA B0 00 A2 7B CA D2 7A   B3 03 1D 22 AB 64 D1 F6  .......z...".d.. 0080: 78 5F 16 D2 54 7D 48 9A   6B 27 FD 2F BD 00 1F 0A  x_..T.H.k'./.... 0090: A8 00 7B CF 7B B8 F0 32   7A 25 1E 6A 6B B2 A1 69  .......2z%.jk..i 00A0: 62 1B B6 C0 6D 52 6A D8   C6 C8 C3 68 C8 28 D5 75  b...mRj....h.(.u 00B0: 66 C9 66 12 CB A5 0F 68   39 3D D5 32 90 ED 13 5B  f.f....h9=.2...[ 00C0: C8 5A 89 EB FA 74 B7 F7   EC FB AB A2 8C 84 BF 75  .Z...t.........u 00D0: 2A D0 23 36 DD 5B C3 1A   DB D9 06 94 C0 23 BC 44  *.#6.[.......#.D 00E0: F2 F3 9A B0 FB 85 1D F0   48 25 2A 3B B9 9B 02 DE  ........H%*;.... 00F0: 4B 17 4F 63 7A 66 0F 7E   3B 03 31 81 86 AA 57 5D  K.Oczf..;.1...W]   ]

　　关于这些信息的更详细解释可以看规范RFC3280 , http://www.ietf.org/rfc/rfc3280.txt ,这里就不扯得太远了。上面的信息跟下面规范里的信息是一一对应的



Certificate  ::=  SEQUENCE  {
tbsCertificate       TBSCertificate,
signatureAlgorithm   AlgorithmIdentifier,
signatureValue       BIT STRING  }
TBSCertificate  ::=  SEQUENCE  {
version         [0]  EXPLICIT Version DEFAULT v1,
serialNumber         CertificateSerialNumber,
signature            AlgorithmIdentifier,
issuer               Name,
validity             Validity,
subject              Name,
subjectPublicKeyInfo SubjectPublicKeyInfo,
issuerUniqueID  [1]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
-- If present, version MUST be v2 or v3
subjectUniqueID [2]  IMPLICIT UniqueIdentifier OPTIONAL,
-- If present, version MUST be v2 or v3
extensions      [3]  EXPLICIT Extensions OPTIONAL
-- If present, version MUST be v3
}




操作系统在出厂的时候已经预装了CA的可信任证书，浏览器在通过证书拿到证书链后，最终都会追溯到一个根路径与操作系统自带的出厂CA可信证书进行比对，如果成功了证明是可信任的证书。Chrome在windows系统下直接用windows系统自带root证书进行验证， 而Firefox则自己带了一套可信证书，不与操作系统共用。
经过上面的解释，大家直到JDK为什么要弄一个keytool工具了， 这个工具就是用来生成key store文件的，这个文件保存了两种entry，一种是公私钥对(key entries)， 一种是公钥证书(trusted certificate entries)， 前者由于涉及到私钥，保密要求更高。 key store 文件保存了java版的可信任证书，Java 的SSL客户端要进行SSL握手时需要从对方证书的签名者追溯到自己的可信任机构， 就是跟此文件中保存的CA证书进行比对。

 
下面语句可以建一个keystore 并且生成一个公私钥对，并把公钥生成为公钥证书：

keytool -genkey -alias duke -keypass dukekeypasswd


导入证书语句如下：

keytool -import -alias abc -file ABCCA.cer


Java程序在SSL连接建立相关操作时都需要操作这个key store文件，来取得自己的私钥或者拿自己信任的证书，简单流程如下：

 
以上讲的是客户端的流程，下面看一下Java的web服务器Jetty的一些这方面的设置，同样，Jetty也需要一个这个文件，就保存在Jetty目录的/etc/keystore中。
再看下Jetty 9 的ssl配置文件Jetty-ssl.xml:



<Configure id="sslContextFactory" class="org.eclipse.jetty.util.ssl.SslContextFactory">
<Set name="KeyStorePath"><Property name="jetty.home" default="." />/<Property name="jetty.keystore" default="etc/keystore"/></Set>
<Set name="KeyStorePassword"><Property name="jetty.keystore.password" default="OBF:1vny1zlo1x8e1vnw1vn61x8g1zlu1vn4"/></Set>
<Set name="KeyManagerPassword"><Property name="jetty.keymanager.password" default="OBF:1u2u1wml1z7s1z7a1wnl1u2g"/></Set>
<Set name="TrustStorePath"><Property name="jetty.home" default="." />/<Property name="jetty.truststore" default="etc/keystore"/></Set>
<Set name="TrustStorePassword"><Property name="jetty.truststore.password" default="OBF:1vny1zlo1x8e1vnw1vn61x8g1zlu1vn4"/></Set>
<Set name="EndpointIdentificationAlgorithm"></Set>







明确指明了keystore和truststore文件的路径，其实就是同一个名为keystore的文件， 并指明了密码，下面我们用他的密码看一下keystore中保存了什么，但Jetty的这个密码如果是OBF开头的则说明密码被混淆过，运行

➜  target git:(master) java -cp jetty-util-9.2.2-SNAPSHOT.jar org.eclipse.jetty.util.security.Password OBF:1vny1zlo1x8e1vnw1vn61x8g1zlu1vn4
2014-07-17 21:08:19.241:INFO::main: Logging initialized @57ms
storepwd
OBF:1vny1zlo1x8e1vnw1vn61x8g1zlu1vn4
MD5:841aa4ca19e9fe3010369a60781c7630


得到这个keystore的实际明文密码  storepwd，然后到jetty/etc目录下查看Jetty的keystore文件中都存了什么证书：

keytool -list  -keystore keystore -storepass storepwd -v


etc git:(master) keytool -list  -keystore keystore -storepass storepwd -v
密钥库类型: JKS
密钥库提供方: SUN
您的密钥库包含 1 个条目
别名: jetty
创建日期: 2008-11-7
条目类型: PrivateKeyEntry
证书链长度: 1
证书[1]:
所有者: CN=jetty.mortbay.org, OU=Jetty, O=Mort Bay Consulting Pty Ltd, L=Unknown, ST=Unknown, C=Unknown
发布者: CN=jetty.mortbay.org, OU=Jetty, O=Mort Bay Consulting Pty Ltd, L=Unknown, ST=Unknown, C=Unknown
序列号: 4913c3f4
有效期开始日期: Fri Nov 07 12:28:36 CST 2008, 截止日期: Tue Mar 25 12:28:36 CST 2036
证书指纹:
MD5: 59:80:DB:FA:2F:9D:5C:87:88:1B:9A:9F:BF:FA:DE:92
SHA1: 66:62:5A:2B:2F:96:E1:88:E7:27:19:E0:0E:C6:60:B0:FC:86:B2:64
SHA256: 3D:75:8E:56:77:42:01:C7:D3:C3:E9:DF:8C:1B:21:03:19:70:78:A9:27:9E:F1:E4:78:B9:73:F5:F6:CA:EF:C2
签名算法名称: MD5withRSA
版本: 1

*******************************************
*******************************************




Jetty 9的 中，部分组装SSLConext的代码如下：



                KeyStore keyStore = loadKeyStore();
KeyStore trustStore = loadTrustStore();
KeyManager[] keyManagers = getKeyManagers(keyStore);
TrustManager[] trustManagers = getTrustManagers(trustStore,crls);
SecureRandom secureRandom = (_secureRandomAlgorithm == null)?null:SecureRandom.getInstance(_secureRandomAlgorithm);
SSLContext context = _sslProvider == null ? SSLContext.getInstance(_sslProtocol) : SSLContext.getInstance(_sslProtocol,_sslProvider);
context.init(keyManagers,trustManagers,secureRandom);
_context = context; //组装好context

//下面是用context组装SSLServerSocketFactory
SSLServerSocketFactory factory = _context.getServerSocketFactory();
SSLServerSocket socket =
(SSLServerSocket) (host==null ?
factory.createServerSocket(port,backlog):
factory.createServerSocket(port,backlog,InetAddress.getByName(host)));
if (getWantClientAuth())
socket.setWantClientAuth(getWantClientAuth());
if (getNeedClientAuth())
socket.setNeedClientAuth(getNeedClientAuth());
socket.setEnabledCipherSuites(selectCipherSuites(
socket.getEnabledCipherSuites(),
socket.getSupportedCipherSuites()));
socket.setEnabledProtocols(selectProtocols(socket.getEnabledProtocols(),socket.getSupportedProtocols()));
        return socket;





SSLContext构建需要keyManager 和trustManager，Manager来自 keystore文件中保存的Entries。



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