Java网络编程－用SSL构建安全的Socket

安全套接层（Secure Sockets Layer，SSL）是一种安全协议，在网景公司（Netscape）1994年推出首版Web浏览器的同时提出,目的是为网络通信提供安全及数据完整性保障，SSL在传输层中对网络通信进行加密。
SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立无关的。高层的应用层协议（例如：HTTP、FTP、Telnet等等）能透明的建立于SSL协议之上。SSL协议在应用层协议通信之前就已经完成加密算法、通信密钥的协商以及服务器认证工作。在此之后应用层协议所传送的数据都会被加密，从而保证通信的私密性。

现在SSL3.0得到了普遍的使用，它的改进版TLS(传输层安全)已经成为互联网标准。SSL本身和TCP套接字连接是很相似的，在协议栈中，SSL可以被简单的看作是安全的TCP连接，但是某些TCP连接的特性它是不支持的，比如带外数据(out-of-bound)。
在构建基于Socket的C/S程序时，通过添加对SSL的支持来保障数据安全和完整是不错的方法。完善的Java为我们提供了简单的实现方法：JSSE(Java安全套接字扩展)。JSSE是一个纯Java实现的SSL和TLS协议框架，抽象了SSL和TLS复杂的算法，使安全问题变得简单。JSSE已经成为J2SE1.4版本中的标准组件，支持SSL 3.0和TLS 1.0。我们将通过一个具体的例子演示JSSE的一些基本应用。例子中的服务器端将打开一个SSL Socket，只有持有指定证书的客户端可以与它连接，所有的数据传递都是加密的。
构造一个SSLSocket是非常简单的：
SSLServerSocketFactory factory=(SSLServerSocketFactory)SSLServerSocketFactory.getDefault();

SSLServerSocket server = (SSLServerSocket) factory.createServerSocket(portNumber);

SSLSocket socket = (SSLSocket);
但是执行这样的程序会产生一个异常，报告找不到可信任的证书。SSLSocket和普通的Socket是不一样的，它需要一个证书来进行安全认证。
一、 证书
生成一个CA证书，在命令行下执行：
keytool –genkey –keystore SSLKey –keyalg rsa –alias SSL
黑体部分是用户可以自己指定的参数，第一个参数是要生成的证书的名字，第二个参数是证书的别名。rsa指明了我们使用的加密方法。
系统生成的文件命将会和证书名相同。证书可以提交给权威CA认证组织审核，如果通过审核，组织会提供信任担保，向客户担保你的连接是安全的。当然这不是必须的。在我们的例子中会把证书直接打包到客户端程序中，保证客户端是授权用户，避免伪造客户，所以不需要提交审核。
二、 服务器端
现在可以编写服务器端的代码，与普通的Socket代码不同，我们需要在程序中导入证书，并使用该证书构造SSLSocket。需要的说明的是：
●KeyStore ks=KeyStore.getInstance("JKS");
访问Java密钥库，JKS是keytool创建的Java密钥库，保存密钥。
● KeyManagerFactory kmf=KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
创建用于管理JKS密钥库的X.509密钥管理器。
● SSLContext sslContext=SSLContext.getInstance("SSLv3");
构造SSL环境，指定SSL版本为3.0，也可以使用TLSv1，但是SSLv3更加常用。
●sslContext.init(kmf.getKeyManagers(),null,null);
初始化SSL环境。第二个参数是告诉JSSE使用的可信任证书的来源，设置为null是从javax.net.ssl.trustStore中获得证书。第三个参数是JSSE生成的随机数，这个参数将影响系统的安全性，设置为null是个好选择，可以保证JSSE的安全性。
完整代码如下：

/*
*SSL Socket的服务器端
*@Author Bromon
*/
package org.ec107.ssl;
import java.net.*;
import javax.net.ssl.*;
import java.io.*;
import java.security.*;
public class SSLServer
{
static int port=8266;  //系统将要监听的端口号,82.6.6是偶以前女朋友的生日^_^
static SSLServerSocket server;

/*
*构造函数
*/

public SSLServer()
{

}

/*
*@param port 监听的端口号
*@return 返回一个SSLServerSocket对象
*/

private static SSLServerSocket getServerSocket(int thePort)
{
SSLServerSocket s=null;
try
{
String key="SSLKey";  //要使用的证书名
char keyStorePass[]="12345678".toCharArray();  //证书密码
char keyPassword[]="12345678".toCharArray();  //证书别称所使用的主要密码
KeyStore ks=KeyStore.getInstance("JKS");  //创建JKS密钥库
ks.load(new FileInputStream(key),keyStorePass);
//创建管理JKS密钥库的X.509密钥管理器
KeyManagerFactory kmf=KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
kmf.init(ks,keyPassword);
SSLContext sslContext=SSLContext.getInstance("SSLv3");
sslContext.init(kmf.getKeyManagers(),null,null);

//根据上面配置的SSL上下文来产生SSLServerSocketFactory,与通常的产生方法不同
SSLServerSocketFactory factory=sslContext.getServerSocketFactory();
s=(SSLServerSocket)factory.createServerSocket(thePort);
}catch(Exception e)
{
System.out.println(e);
}
return(s);
}

public static void main(String args[])
{
try
{
server=getServerSocket(port);
System.out.println("在”+port+”端口等待连接...");
while(true)
{
SSLSocket socket=(SSLSocket)server.accept();

//将得到的socket交给CreateThread对象处理,主线程继续监听
new CreateThread(socket);

}
}catch(Exception e)
{
System.out.println("main方法错误80:"+e);
}
}
}
/*
*内部类,获得主线程的socket连接,生成子线程来处理
*/
class CreateThread extends Thread
{
static BufferedReader in;
static PrintWriter out;
static Socket s;

/*
*构造函数,获得socket连接,初始化in和out对象
*/

public CreateThread(Socket socket)
{
try
{
s=socket;
in=new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream(),"gb2312"));
out=new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
start();  //开新线程执行run方法
}catch(Exception e)
{
System.out.println(e);
}

}

/*
*线程方法,处理socket传递过来的数据
*/

public void run()
{
try
{
String msg=in.readLine();
System.out.println(msg);
s.close();
}catch(Exception e)
{
System.out.println(e);
}
}
}

将我们刚才生成的证书放到程序所在的目录下，上面的代码就可以在编译之后执行：
java org.ec107.ssl.SSLServer
在8266端口等待连接…
三、 客户端
客户端的代码相对简单，我们可以不在程序中指定SSL环境，而是在执行客户端程序时指定。需要注意的是客户端并没有导入证书，而是采用了默认的工厂方法构造SSLSocket：
● SSLSocketFactory factory=(SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault();
构造默认的工厂方法
●Socket s=factory.createSocket("localhost",port);
打开一个SSLSocket连接

/*
*SSL Socket 的客户端
*@Author Bromon
*/
package org.ec107.ssl;
import java.net.*;
import javax.net.ssl.*;
import javax.net.*;
import java.io.*;
public class SSLClient
{
static int port=8266;
public static void main(String args[])
{
try
{
SSLSocketFactory factory=(SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault();
Socket s=factory.createSocket("localhost",port);

PrintWriter out=new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
out.println("安全的说你好");
out.close();
s.close();
}catch(Exception e)
{
System.out.println(e);
}
}
}

把服务器产生的证书(SSLKey)拷贝到程序所在的目录，执行这个程序的时候需要向javax.net.ssl.trustStore环境变量传入证书名：
java –Djavax.net.ssl.trustStore=SSLKey org.ec107.ssl.SSLClient
可以在服务器的控制台看到客户端发送过来的数据。
执行客户端可以有另一种方法，把证书拷贝到java home/lib/security目录下，名字改为jssecacerts，然后可以直接执行客户端：
java org.ec107.ssl.SSLClient
程序会自动的到上述目录下去寻找jssecacerts文件作为默认的证书。需要注意的是这里的java home并不是我们在安装J2SE时指定的那个JAVA_HOME。可以执行一个程序来得到java home的位置：

public class GetJavaHome
{
public static void main(String args[])
{
System.out.println(System.getProperty(“java.home”));
}
}

一般情况下(windows 2K)hava home的位置是在C:Program FilesJavaj2re1.4.0_02，相对的，证书就应该拷贝到C:Program FilesJavaj2re1.4.0_02libsecurity下，如果安装了自带JDK的Java IDE，比如JBuilder，情况可能会有不同。
如果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，不允许进行连接。
运行环境：windows 2K server，j2sdk1.4.1