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關於Keytool設定 Tomcat的HTTPS雙向認證的問題

2022-06-12 14:01:20

證書生成

keytool 簡介

Keytool是一個Java資料證書的管理工具, Keytool將金鑰(key)和證書(certificates)存在一個稱為keystore的檔案中。
在keystore裡,包含兩種資料:

  • 金鑰實體(Key entity)——金鑰(secret key)又或者是私鑰和配對公鑰(採用非對稱加密)
  • 可信任的證書實體(trusted certificate entries)——只包含公鑰

我們常說的證書就是就是上面的公鑰,公鑰是公開給其它人使用的

  • 證書字尾解釋
  • jks 是Java的keytool證書工具支援的證書私鑰格式;
  • pfx 是微軟支援的私鑰格式(p12是pfx的新格式);
  • cer / crt 是證書的公鑰格式(cer是crt證書的微軟形式)
  • csr 數位憑證簽名請求檔案(Cerificate Signing Request)

Tips:

  • .der .cer : 此證書檔案是二進位制格式,只含有證書資訊,不包含私鑰。
  • .crt : 此證書檔案是二進位制格式或文字格式,一般為文字格式,功能與 .der.cer 證書檔案相同。
  • .pem : 此證書檔案一般是文字格式,可以存放證書或私鑰,或者兩者都包含。
  • .pem 檔案如果只包含私鑰,一般用 .key 檔案代替。
  • .pfx .p12 : 此證書檔案是二進位制格式,同時包含證書和私鑰,且一般有密碼保護。
  • .keystore .truststore : 兩者本質都是keystore,都是儲存金鑰的容器:
  • 不過兩者存放的金鑰所有者不同,keystore是儲存自己的公鑰和私鑰而,truststore是儲存自己信任物件的公鑰。約定通過檔名稱區分型別以及用途
  • truststore 是必須的,如果我們沒有顯式的指定,那麼java會預設指定為 $JAVA_HOME/lib/security/cacerts 這個檔案
  • java 在jdk 中已經預設在 $JAVA_HOME/lib/security/cacerts 這個檔案中預置了常用的證書
  • 不同語言需要的證書格式並不一致,比如說Java採用jks,.Net採用pfx和cer,Php則採用pem和cer;
  • 區別證書的不是字尾名,而是檔案的格式和內容。

keytool 命令詳解

  • 金鑰和證書管理工具
-certreq            生成證書請求
-changealias        更改條目的別名
-delete             刪除條目
-exportcert         匯出證書(簡寫 export)
-genkeypair         生成金鑰對(簡寫 genkey)
-genseckey          生成金鑰
-gencert            根據證書請求生成證書
-importcert         匯入證書或證書鏈(簡寫 import)
-importpass         匯入口令
-importkeystore     從其他金鑰庫匯入一個或所有條目
-keypasswd          更改條目的金鑰口令
-list               列出金鑰庫中的條目
-printcert          列印證書內容
-printcertreq       列印證書請求的內容
-printcrl           列印 CRL 檔案的內容
-storepasswd        更改金鑰庫的儲存口令

Tips:

  • 使用 ketytool --help 獲取所有可用命令
  • 使用 keytool -command_name -help 來獲取 command_name 的用法
  • 常用引數
-genkey         產生金鑰對(genkeypair 簡寫);表示要建立一個新的金鑰;alias和keystore預設時,在使用者主目錄中建立一個」.keystore」檔案,且別名為mykey,包含使用者的公鑰、私鑰證書
-alias          產生證書別名,和keystore關聯的唯一別名,不區分大小寫(預設 `mykey`)
-keystore       指定金鑰庫檔案的名稱(預設在使用者主目錄建立證書庫)
-keyalg         指定金鑰的演演算法(可選擇金鑰演演算法:`RSA`、`DSA`、`EC`,預設`DSA`)
-keysize        指定金鑰長度(與keyalg預設對應關係:`RSA=2048`、`DSA=2048`、`EC=256`)
-sigalg         指定簽名演演算法(MD5和 SHA1的簽名演演算法已經不安全)
-validity       指定證書有效期天數(預設 `90`天)
-storepass      指定金鑰庫口令,推薦與keypass一致(獲取keystore資訊所需的密碼)
-storetype      指定金鑰庫的型別,可用型別為:JKS、PKCS12等。(jdk9以前,預設為JKS。自jdk9開始,預設為PKCS12)
-keypass        指定別名條目口令(私鑰的密碼)
-dname          指定證書發行者資訊(其中 CN 要和伺服器的域名相同,本地測試則使用localhost,其他的可以不填)
-list           顯示金鑰庫中的證書資訊
-v              詳細輸出,顯示金鑰庫中的證書詳細資訊
-file           指定匯出或匯出的檔名
-export         將別名指定的證書匯出到檔案(exportcert 簡寫)
-import         將已簽名數位憑證匯入金鑰庫(importcert 簡寫)
-printcert      檢視匯出的證書資訊
-delete         刪除金鑰庫中某條目
-keypasswd      修改金鑰庫中指定條目口令
-storepasswd    修改keystore口令
-ext            X.509 擴充套件
  • 所有密碼長度必須大於或等於 6 位
  • keyalg 指定加密演演算法;可以選擇的金鑰演演算法有:RSA、DSA(預設)、EC。
  • sigalg 指定簽名演演算法(MD5和 SHA1的簽名演演算法已經不安全):
  • keyalg = RSA 時,簽名演演算法有:MD5withRSA、SHA1withRSA、SHA256withRSA(預設)、SHA384withRSA、SHA512withRSA
  • keyalg = DSA 時,簽名演演算法有:SHA1withDSA、SHA256withDSA(預設)
  • dname 表明了金鑰的發行者身份(Distinguished Names)
    • CN = 域名或IP(Common Name) 注:生成伺服器證書時,CN要和伺服器的域名相同,本地測試則使用localhost,其他的可以不填(使用者端證書無要求)
    • OU = 組織單位名稱(Organization Unit)
    • O = 組織名稱(Organization Name)
    • L = 城市或區域名稱(Locality Name)
    • ST = 州或省份名稱(State Name)
    • C = 國家的簡寫(Country,CN 代表中國)

建立證書

建立祕鑰庫(keystore),祕鑰庫是儲存一個或多個金鑰條目的檔案,每個金鑰條目應該以一個別名標識,它包含金鑰和證書相關資訊。

Usage:

keytool -genkey 
        -alias <alias> 
        -keyalg RSA 
        [-sigalg SHA256withRSA] 
        [-keysize 2048] 
        -keypass <keypasswd> 
        -keystore <keystore_file> 
        -storetype JKS|PKCS12 
        -storepass <keystore_passwd> 
        -validity 3650 
        -dname "CN=github.com,OU=github.com,Inc.,O=Github, Inc.,L=San Francisco,ST=California,C=US" 
        -ext SAN=dns:github.com,dns:www.github.com,ip:127.0.0.1 

Options:

-genkey     產生金鑰對(genkeypair 簡寫)
-alias      證書別名;和keystore關聯的唯一別名,這個alias通常不區分大小寫(預設`mykey`)
-keyalg     指定加密演演算法,RSA:非對稱加密(預設`DSA`)
-sigalg     指定簽名演演算法,可選;
-keysize    指定金鑰長度,可選;
-keypass    指定別名條目口令(私鑰的密碼)
-storetype  生成證書型別,可用的證書庫型別為:JKS、PKCS12等。
-keystore   指定產生的金鑰庫的位置;
-storepass  指定金鑰庫的存取口令,推薦與keypass一致
-validity   證書有效期天數;(預設為 90天)
-dname      表明了金鑰的發行者身份(Distinguished Names)生成證書時,其中 CN 要和伺服器的域名相同,本地測試則使用localhost,其他的可以不填
-ext        X.509 擴充套件

Tips:

  • 此處需要注意:MD5和SHA1的簽名演演算法已經不安全;
  • 如果Tomcat所在伺服器的域名不是“localhost”時,瀏覽器會彈出警告視窗,提示使用者證書與所在域不匹配。
  • 伺服器證書 dname的 CN應改為對應的域名,如“www.github.com”;在本地做開發測試時,CN應填入“localhost”;
  • 使用者端證書 dname的 CN可以是任意值,且不用使用 -ext擴充套件。

建立證書栗子

生成伺服器證書

keytool -genkey -alias server -keyalg RSA -keypass 123456 -keystore ~/ssl/tomcat.jks [-storetype JKS] -storepass 123456 -validity 3650 -dname "CN=localhost" -ext SAN=ip:127.0.0.1

生成使用者端證書,以便讓伺服器來驗證它。為了能將證書順利匯入至IE和Firefox,證書格式應該是PKCS12(使用者端的CN可以是任意值)

keytool -genkey -alias client -keyalg RSA -keypass 123456 -keystore ~/ssl/client.p12 -storetype PKCS12 -storepass 123456 -validity 3650 -dname "CN=client"

匯出證書資訊

此證書檔案不包含私鑰;分為自簽名證書和認證證書,下面分別介紹了兩中證書的生成方式

  • 認證證書與匯出的伺服器自簽名證書作用一致,使用時取其中一種證書即可。兩者主要區別為是否經證書機構認證;
  • 使用自簽名證書則無需生成證書籤名請求(CSR),使用認證證書則無需匯出伺服器自簽名證書;
  • 大部分認證證書都是收費的;

匯出自簽名證書

自簽名證書沒有經過證書認證機構進行認證,但並不影響使用,我們可以使用相應的命令對證書進行匯出;

Usage:

keytool -export 
        -alias <alias> 
        -keystore <keystore_file> 
        -storepass <keystore_passwd> 
        -file <file_cer>    
        [-rfc] 

Options:

-export     執行證書匯出操作(exportcert 簡寫)
-alias      金鑰庫中的證書條目別名(jks裡可以儲存多對公私鑰檔案,通過別名指定匯出的公鑰證書)
-keystore   指定金鑰庫檔案
-storepass  金鑰庫口令
-file       匯出檔案的輸出路徑
-rfc        使用Base64格式輸出(輸出pem編碼格式的證書,文字格式),不適用則匯出的證書為DER編碼格式

匯出證書栗子

匯出伺服器證書

此處為伺服器的自簽名證書匯出, 如果需要使用認證證書,則生成證書籤名請求

keytool -export -alias server -keystore ~/ssl/tomcat.jks -storepass 123456 -file ~/ssl/server.cer

匯出使用者端證書

雙向認證: 伺服器端信任使用者端,由於不能直接將PKCS12格式的證書庫匯入,所以必須先把使用者端證書匯出為一個單獨的CER檔案

keytool -export -alias client -keystore ~/ssl/client.p12 -storepass 123456 -file ~/ssl/client.cer -rfc

獲取認證證書(生成證書籤名請求)

如果想得到證書認證機構的認證,則不使用上述的自簽名證書,需要使用步驟匯出數位憑證並簽發申請(Cerificate Signing Request),經證書認證機構認證並頒發後,再將認證後的證書匯入本地金鑰庫與信任庫。

Usage:

keytool -certreq 
        -alias <alias> 
        -keystore <keystore_file> 
        -storepass <keystore_passwd> 
        -file <file_csr> 

Options:

-certreq    執行證書籤發申請匯出操作
-alias      金鑰庫中的證書條目別名
-keystore   金鑰庫檔名稱
-storepass  金鑰庫口令
-file       輸出的csr檔案路徑

生成證書籤名請求栗子

生成證書籤名請求(CSR)

keytool -certreq -alias server -keystore ~/ssl/tomcat.jks -storepass 123456 -file ~/ssl/certreq.csr

檢視生成的CSR證書請求

keytool -printcertreq -file certreq.csr

匯入證書庫

雙向認證: 將各自的公鑰證書分別匯入對方的信任庫,使使用者端和伺服器端相互信任。

Usage:

keytool -import 
        [-trustcacerts] 
        -alias <alias_cer> 
        -keystore <keystore_file>
        -storepass <keystore_passwd> 
        -file <file_cer> 

Options:

-import     執行證書匯入操作(importcert 簡寫)
-alias      指定匯入金鑰庫中的證書別名(指定的條目別名不能與金鑰庫中已存在的條目別名重複(匯入簽發證書除外))
-trustcacerts    將證書匯入信任庫(信任來自 cacerts 的證書)
-keystore   金鑰庫名稱
-storepass  金鑰庫口令
-file       輸入檔名

匯入證書栗子

1.安裝伺服器證書(將伺服器公鑰證書匯入使用者端)

雙向認證: 使用者端信任伺服器端: 在客戶機器上雙擊證書檔案完成匯入操作(window中匯入)

  • 將伺服器公鑰證書 server.cer 發往使用者端機器 >> 雙擊該證書進入“證書資訊”頁 >> 點選【安裝證書】進入“證書匯入嚮導”首頁 >> 點選【下一步】>> 選中【將所有的證書都放入下列儲存】,然後單擊【瀏覽】 >> 選擇【受信任的根證書頒發機構】b並點選【確定】 >> 點選【下一步】 >> 點選【完成】。然後彈出提示【匯入完成】。
  • 將使用者端證書 client.p12 發往使用者端機器 >> 雙擊該證書進入“證書匯入嚮導”首頁 >> 點選【下一步】>> 點選【下一步】>> 輸入證書密碼(keystore密碼)並點選【下一步】 >> 點選【下一步】 >> 點選【完成】。然後彈出提示【匯入完成】。

2.證書匯入信任庫(將使用者端公鑰證書匯入信任庫)

雙向認證: 伺服器端信任使用者端:

keytool -import -alias clientCert -keystore ~/ssl/truststore.jks -storepass 123456 -file ~/ssl/client.cer

此步驟會生成信任證書 truststore.jks檔案, 檔案存放需要信任的公鑰證書,如使用者端證書(也可以將 keystore值改為伺服器金鑰庫,即tomcat.jks。此時的tomcat.jks 就同時是服務的金鑰庫和信任庫)

檢視證書

Usage:

# 檢視單個證書(cer | crt)
keytool -printcert -file <cert_file> [-v|-rfc]

# 檢視金鑰庫中的證書條目
keytool -list [-alias <alias_name>] -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd> [-v|-rfc]

# 檢視生成的CSR證書請求
keytool -printcertreq -file <certreq_file>     

Options:

-alias      金鑰庫中的證書條目別名;
-keystore   指定金鑰庫檔案;
-storepass  金鑰庫口令;
-printcert  執行證書列印命令;
-list       預設情況下,命令列印證書的 MD5 指紋。
    而如果指定了 -v 選項,將以可讀格式列印證書,
    如果指定了 -rfc 選項,將以可列印的編碼格式輸出證書。

檢視栗子證書

檢視證書資訊

keytool -printcert -file ~/ssl/client.cer [-v|-rfc]

檢視金鑰庫

keytool -list -keystore ~/ssl/tomcat.jks -storepass 123456 -v

檢視base64的內容(即PEM編碼)

keytool -list -keystore ~/ssl/tomcat.jks -storepass 123456 -rfc

其他keytool命令

# 刪除keystore裡面指定證書條目
keytool -delete -alias <alias> -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd>
# 修改條目別名
keytool -changealias -keystore <keystore_file> -alias <old_alias> -destalias <new_alias>
# 修改條目密碼
keytool -keypasswd -alias <alias> -keypass <old_keypasswd> -new <new_keypasswd> -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd>
# 修改keysore密碼
keytool -storepasswd -new <new_storepasswd> -keystore <keystore_file> -storepass <old_storepasswd>
# 列出信任的CA證書(檢視 JVM的信任庫中的證書,storepass 預設為changeit)
## 該證書檔案存在於JAVA_HOMEjrelibsecurity目錄下,是Java系統的CA證書倉庫,可以用 'alias' 來檢視證書是否真的匯入到JVM中
keytool -list -v [-alias clientCer] -keystore $JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts -storepass changeit
# 匯入新的CA到信任證書,匯入到 JRE的信任證書庫
## 常出現的異常:「未找到可信任的證書」  -- 主要原因為在使用者端未將伺服器下發的證書匯入到JVM中。
keytool -import -trustcacerts -alias clientCer -keystore $JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts -storepass changeit -file ~/ssl/client.cer

Tomcat服務認證設定

開啟Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原註釋內容,並修改如下:

<Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" SSLEnabled="true"
    maxThreads="150" scheme="https" secure="true"
    clientAuth="true" sslProtocol="TLS"
    keystoreFile="~/ssl/tomcat.jks" keystorePass="123456"
    truststoreFile="~/ssl/truststore.jks" truststorePass="123456"
/>

Tips:

  • 其中 clientAuth 指定是否需要驗證使用者端證書
  • false : 表示單向SSL驗證,即伺服器端認證;
  • true : 表示強制雙向SSL驗證,必須驗證使用者端證書;
  • want : 表示可以驗證使用者端證書,但如果使用者端沒有有效證書,也不強制驗證。
  • 如果設定了clientAuth="true",則需要強制驗證使用者端證書。可通過雙擊 p12 檔案將證書匯入至瀏覽器;
  • 瀏覽器的HTTP預設埠為 80 , HTTPS預設埠為 443
  • keystoreFile /keystorePass : 伺服器證書檔案和密碼;
  • truststoreFile /truststorePass : 信任證書檔案和密碼;用來驗證使用者端的。

SSL單向證書認證設定

建立伺服器證書匯出伺服器公鑰證書將伺服器公鑰證書匯入使用者端(使用者端信任伺服器)設定 Tomcat
開啟Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原註釋內容,並修改如下:

<Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" SSLEnabled="true"
    maxThreads="150" scheme="https" secure="true"
    clientAuth="false" sslProtocol="TLS"
    keystoreFile="~/ssl/tomcat.jks" keystorePass="123456"()
/>

SSL雙向證書認證設定

  • 建立伺服器證書,建立使用者端證書
  • 匯出伺服器公鑰證書,匯出使用者端公鑰證書
  • 將伺服器公鑰證書匯入使用者端(使用者端信任伺服器)
  • 將使用者端公鑰證書匯入信任庫(伺服器信任使用者端)
  • 設定 Tomcat,並開啟雙向認證():

開啟Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原註釋內容,並修改如下:

<Connector port="8443" protocol="HTTP/1.1" SSLEnabled="true"
    maxThreads="150" scheme="https" secure="true"
    clientAuth="true" sslProtocol="TLS"
    keystoreFile="~/ssl/tomcat.jks" keystorePass="123456"
    truststoreFile="~/ssl/truststore.jks" truststorePass="123456"
/>

設定Tomcat服務 HTTP自動跳轉到 HTTPS(按需選配)

開啟Tomcat_HOME/conf/web.xml,在 與 加入如下程式碼:

<login-config> 
    <!-- Authorization setting for SSL --> 
    <auth-method>CLIENT-CERT</auth-method> 
    <realm-name>Client Cert Users-only Area</realm-name> 
</login-config> 
<security-constraint> 
    <!-- Authorization setting for SSL --> 
    <web-resource-collection > 
        <web-resource-name >SSL</web-resource-name> 
        <url-pattern>/*</url-pattern> 
    </web-resource-collection> 
    <user-data-constraint> 
        <transport-guarantee>CONFIDENTIAL</transport-guarantee> 
    </user-data-constraint> 
</security-constraint> 

測試

  • 啟動 Tomcat專案
  • 存取 專案地址,本地設定如: https://localhost:8443/
  • 如果遇到“不安全”的提示,可能是使用者端未安裝伺服器證書

常見問題

瀏覽器存取時提示:

  • 此伺服器無法證實它是“192.168..” - 您計算機的作業系統不信任其安全證書 。。。
  • --使用者端未匯入伺服器證書
  • 此伺服器無法證實它就是“192.168..” - 它的安全證書沒有指定主題備用名稱 。。。
  • --生成伺服器證書庫未使用 -ext引數
  • “192.168..”不接受您的登入證書,或者您可能沒有提供登入證書。。。
  • --Tomcat設定未指定信任證書庫(truststore)

Reference

https://www.cnblogs.com/molao-doing/articles/9687445.html

https://yoloz.github.io/2020/04/17/security/keytool命令詳解/

https://blog.csdn.net/qq_26708427/article/details/68491201

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