小编说:本文作者孙卫琴,知名IT作家和Java专家。本文将通过一个范例向大家介绍JSSE是如何实现安全的网络通信的。

在网络上,信息在由源主机到目标主机的传输过程中会经过其他计算机。一般情况下,中间的计算机不会监听路过的信息。但在使用网上银行或者进行信用卡交易时,网络上的信息有可能被非法分子监听,从而导致个人隐私的泄露。

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由于和体系结构存在一些安全漏洞,总有某些人能够截获并替换用户发出的原始信息。

随着电子商务的不断发展,人们对信息安全的要求越来越高,于是公司提出了SSL协议,目的为了能在开放网络上安全保密地传输信息。

Java安全套接字扩展(JSSE,Java )为基于SSL和TLS协议的Java网络应用程序提供了Java API以及参考实现。

JSSE支持数据加密、服务器端身份验证、数据完整性以及可选的客户端身份验证。使用JSSE,能保证采用各种应用层协议(比如HTTP、和FTP等)的客户程序与服务器程序安全地交换数据。

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JSSE封装了底层复杂的安全通信细节,使得开发人员能方便地利用它来开发安全的网络应用程序。

下文参考了《Java网络编程核心技术详解》一书的第15章,将结合具体范例来向大家介绍JSSE的用法。

JSSE API 简介

JSSE封装了底层复杂的安全通信细节,使得开发人员能方便地都它来开发安全的网络应用程序。JSSE主要包括四个包:

JSSE具有以下重要特征:

下面展示了JSSE API的主要类框图。

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JSSE中负责安全通信的最核心的类是 类与 类,它们分别是 与 类的子类。 对象由 创建,此外, 的 () 方法也会创建 。 对象由 ry 创建。 、 ry 以及 对象都由 对象创建。 类用于支持非阻塞的安全通信。

创建安全服务器

以下类创建了一个基于SSL的安全服务器,它处于服务器模式。

1/* EchoServer.java*/
2import java.net.*;
3import java.io.*;
4import javax.net.ssl.*;
5import java.security.*;
6
7public class EchoServer {
8  private int port=8000;
9  private SSLServerSocket serverSocket;
10
11  public EchoServer() throws Exception {
12    //输出跟踪日志
13    //System.setProperty("javax.net.debug", "all");
14    SSLContext context=createSSLContext();
15    SSLServerSocketFactory factory=context.getServerSocketFactory();
16    serverSocket =(SSLServerSocket)factory.createServerSocket(port);
17    System.out.println("服务器启动");
18    System.out.println(
19               serverSocket.getUseClientMode()? "客户模式":"服务器模式");
20    System.out.println(serverSocket.getNeedClientAuth()?
21             "需要验证对方身份":"不需要验证对方身份");
22
23    String[] supported=serverSocket.getSupportedCipherSuites();
24    serverSocket.setEnabledCipherSuites(supported);
25  }
26
27  public SSLContext createSSLContext() throws Exception {
28    //服务器用于证实自己身份的安全证书所在的密钥库
29    String keyStoreFile = "test.keystore";
30    String passphrase = "123456";
31    KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
32    char[] password = passphrase.toCharArray();
33    ks.load(new FileInputStream(keyStoreFile), password);
34    KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance("SunX509");
35    kmf.init(ks, password);
36
37    SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("SSL");
38    sslContext.init(kmf.getKeyManagers(), nullnull);
39
40    //当要求客户端提供安全证书时,服务器端可创建TrustManagerFactory,
41    //并由它创建TrustManager,TrustManger根据与之关联的KeyStore中的信息,
42    //来决定是否相信客户提供的安全证书。
43
44    //客户端用于证实自己身份的安全证书所在的密钥库
45    //String trustStoreFile = "test.keystore";  
46    //KeyStore ts = KeyStore.getInstance("JKS");
47    //ts.load(new FileInputStream(trustStoreFile), password);
48    //TrustManagerFactory tmf =
49    //    TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");
50    //tmf.init(ts);
51    //sslContext.init(kmf.getKeyManagers(),
52    //                 tmf.getTrustManagers(), null);
53
54    return sslContext;
55  }
56
57  public String echo(String msg) {
58    return "echo:" + msg;
59  }
60
61  private PrintWriter getWriter(Socket socket)throws IOException{
62    OutputStream socketOut = socket.getOutputStream();
63    return new PrintWriter(socketOut,true);
64  }
65  private BufferedReader getReader(Socket socket)throws IOException{
66    InputStream socketIn = socket.getInputStream();
67    return new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn));
68  }
69
70  public void service() {
71    while (true) {
72      Socket socket=null;
73      try {
74        socket = serverSocket.accept();  //等待客户连接
75        System.out.println("New connection accepted "
76                        +socket.getInetAddress()
77                       + ":" +socket.getPort());
78        BufferedReader br =getReader(socket);
79        PrintWriter pw = getWriter(socket);
80
81        String msg = null;
82        while ((msg = br.readLine()) != null) {
83          System.out.println(msg);
84          pw.println(echo(msg));
85          if (msg.equals("bye")) //如果客户发送的消息为“bye”,就结束通信
86            break;
87        }
88      }catch (IOException e) {
89         e.printStackTrace();
90      }finally {
91         try{
92           if(socket!=null)socket.close();  //断开连接
93         }catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
94      }
95    }
96  }
97
98  public static void main(String args[])throws Exception {
99    new EchoServer().service();
100  }
101}

以上类先创建了对象,然后由它创建ry对象,再由该工厂对象创建对象。对于以下程序代码:

1System.out.println(serverSocket.getUseClientMode()?
2               "客户模式":"服务器模式");
3System.out.println(serverSocket.getNeedClientAuth()?
4               "需要验证对方身份":"不需要需要验证对方身份");

打印结果为:

1服务器模式
2不需要验证对方身份

由此可见网络编程,默认情况下,处于服务器模式,必须向对方证实自身的身份,但不需要验证对方的身份,即不要求对方出示安全证书。

如果希望程序运行时输出底层JSSE实现的日志信息网络编程,可以把“.debug”系统属性设为“all”:

1System.setProperty("javax.net.debug", "all");

创建安全客户程序

以下类创建了一个基于SSL的安全客户,它处于客户模式

1/* EchoClient.java */
2import java.net.*;
3import java.io.*;
4import javax.net.ssl.*;
5import java.security.*;
6
7public class EchoClient {
8  private String host="localhost";
9  private int port=8000;
10  private SSLSocket socket;
11
12  public EchoClient()throws IOException{
13    SSLContext context=createSSLContext();
14    SSLSocketFactory factory=context.getSocketFactory();
15    socket=(SSLSocket)factory.createSocket(host,port);
16    String[] supported=socket.getSupportedCipherSuites();
17    socket.setEnabledCipherSuites(supported);
18    System.out.println(socket.getUseClientMode()?
19                           "客户模式":"服务器模式");
20  }
21
22  public SSLContext createSSLContext() throws Exception {
23    String passphrase = "123456";
24    char[] password = passphrase.toCharArray();
25
26    //设置客户端所信任的安全证书所在的密钥库
27    String trustStoreFile = "test.keystore";    
28    KeyStore ts = KeyStore.getInstance("JKS");
29    ts.load(new FileInputStream(trustStoreFile), password);
30    TrustManagerFactory tmf =
31                 TrustManagerFactory.getInstance("SunX509");
32    tmf.init(ts);
33
34    SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("SSL");
35    sslContext.init(null,tmf.getTrustManagers(), null);
36    return sslContext;
37  }
38  public static void main(String args[])throws IOException{
39    new EchoClient().talk();
40  }
41  private PrintWriter getWriter(Socket socket)throws IOException{
42    OutputStream socketOut = socket.getOutputStream();
43    return new PrintWriter(socketOut,true);
44  }
45  private BufferedReader getReader(Socket socket)throws IOException{
46    InputStream socketIn = socket.getInputStream();
47    return new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn));
48  }
49  public void talk()throws IOException {
50    try{
51      BufferedReader br=getReader(socket);
52      PrintWriter pw=getWriter(socket);
53      BufferedReader localReader=
54          new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
55      String msg=null;
56      while((msg=localReader.readLine())!=null){
57        pw.println(msg);
58        System.out.println(br.readLine());
59
60        if(msg.equals("bye"))
61          break;
62      }
63    }catch(IOException e){
64       e.printStackTrace();
65    }finally{
66       try{socket.close();}catch(IOException e){e.printStackTrace();}
67    }
68  }
69}

以上类先创建了一个对象,然后由它创建了对象。对于以下程序代码:

1System.out.println(socket.getUseClientMode()?"客户模式":"服务器模式");

打印结果为:

1客户模式

由此可见,默认情况下,由创建的对象处于客户模式,不必向对方证实自身的身份。

类依靠来决定是否信任出示的安全证书。类的对象是由对象来创建的。这个对象通过来管理所信任的安全证书。在本例中,所信任的安全证书位于test.密钥库文件中。

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在本例中,服务器端向客户端出示的安全证书位于test.密钥库文件中。在实际应用中,服务器端的密钥库文件中包含密钥对,从安全角度出发,客户端所信任的密钥库文件中应该仅仅包含公钥,所以服务器和客户端应该使用不同的密钥库文件。

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