关于Keytool配置 Tomcat的HTTPS双向认证的问题

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时间:2022-06-18
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证书生成

keytool 简介

Keytool是一个Java数据证书的管理工具, Keytool将密钥(key)和证书(certificates)存在一个称为keystore的文件中。
在keystore里,包含两种数据:

  • 密钥实体(Key entity)——密钥(secret key)又或者是私钥和配对公钥(采用非对称加密)
  • 可信任的证书实体(trusted certificate entries)——只包含公钥

我们常说的证书就是就是上面的公钥,公钥是公开给其它人使用的

  • 证书后缀解释
  • jks 是Java的keytool证书工具支持的证书私钥格式;
  • pfx 是微软支持的私钥格式(p12是pfx的新格式);
  • cer / crt 是证书的公钥格式(cer是crt证书的微软形式)
  • csr 数字证书签名请求文件(Cerificate Signing Request)

Tips:

  • .der .cer : 此证书文件是二进制格式,只含有证书信息,不包含私钥。
  • .crt : 此证书文件是二进制格式或文本格式,一般为文本格式,功能与 .der.cer 证书文件相同。
  • .pem : 此证书文件一般是文本格式,可以存放证书或私钥,或者两者都包含。
  • .pem 文件如果只包含私钥,一般用 .key 文件代替。
  • .pfx .p12 : 此证书文件是二进制格式,同时包含证书和私钥,且一般有密码保护。
  • .keystore .truststore : 两者本质都是keystore,都是储存密钥的容器:
  • 不过两者存放的密钥所有者不同,keystore是存储自己的公钥和私钥而,truststore是存储自己信任对象的公钥。约定通过文件名称区分类型以及用途
  • truststore 是必须的,如果我们没有显式的指定,那么java会默认指定为 $JAVA_HOME/lib/security/cacerts 这个文件
  • java 在jdk 中已经默认在 $JAVA_HOME/lib/security/cacerts 这个文件中预置了常用的证书
  • 不同语言需要的证书格式并不一致,比如说Java采用jks,.Net采用pfx和cer,Php则采用pem和cer;
  • 区别证书的不是后缀名,而是文件的格式和内容。

keytool 命令详解

  • 密钥和证书管理工具
-certreq            生成证书请求
-changealias        更改条目的别名
-delete             删除条目
-exportcert         导出证书(简写 export)
-genkeypair         生成密钥对(简写 genkey)
-genseckey          生成密钥
-gencert            根据证书请求生成证书
-importcert         导入证书或证书链(简写 import)
-importpass         导入口令
-importkeystore     从其他密钥库导入一个或所有条目
-keypasswd          更改条目的密钥口令
-list               列出密钥库中的条目
-printcert          打印证书内容
-printcertreq       打印证书请求的内容
-printcrl           打印 CRL 文件的内容
-storepasswd        更改密钥库的存储口令

Tips:

  • 使用 ketytool --help 获取所有可用命令
  • 使用 keytool -command_name -help 来获取 command_name 的用法
  • 常用参数
-genkey         产生密钥对(genkeypair 简写);表示要创建一个新的密钥;alias和keystore缺省时,在用户主目录中创建一个”.keystore”文件,且别名为mykey,包含用户的公钥、私钥证书
-alias          产生证书别名,和keystore关联的唯一别名,不区分大小写(默认 `mykey`)
-keystore       指定密钥库文件的名称(默认在用户主目录创建证书库)
-keyalg         指定密钥的算法(可选择密钥算法:`RSA`、`DSA`、`EC`,默认`DSA`)
-keysize        指定密钥长度(与keyalg默认对应关系:`RSA=2048`、`DSA=2048`、`EC=256`)
-sigalg         指定签名算法(MD5和 SHA1的签名算法已经不安全)
-validity       指定证书有效期天数(默认 `90`天)
-storepass      指定密钥库口令,推荐与keypass一致(获取keystore信息所需的密码)
-storetype      指定密钥库的类型,可用类型为:JKS、PKCS12等。(jdk9以前,默认为JKS。自jdk9开始,默认为PKCS12)
-keypass        指定别名条目口令(私钥的密码)
-dname          指定证书发行者信息(其中 CN 要和服务器的域名相同,本地测试则使用localhost,其他的可以不填)
-list           显示密钥库中的证书信息
-v              详细输出,显示密钥库中的证书详细信息
-file           指定导出或导出的文件名
-export         将别名指定的证书导出到文件(exportcert 简写)
-import         将已签名数字证书导入密钥库(importcert 简写)
-printcert      查看导出的证书信息
-delete         删除密钥库中某条目
-keypasswd      修改密钥库中指定条目口令
-storepasswd    修改keystore口令
-ext            X.509 扩展
  • 所有密码长度必须大于或等于 6 位
  • keyalg 指定加密算法;可以选择的密钥算法有:RSA、DSA(默认)、EC。
  • sigalg 指定签名算法(MD5和 SHA1的签名算法已经不安全):
  • keyalg = RSA 时,签名算法有:MD5withRSA、SHA1withRSA、SHA256withRSA(默认)、SHA384withRSA、SHA512withRSA
  • keyalg = DSA 时,签名算法有:SHA1withDSA、SHA256withDSA(默认)
  • dname 表明了密钥的发行者身份(Distinguished Names)
    • CN = 域名或IP(Common Name) 注:生成服务器证书时,CN要和服务器的域名相同,本地测试则使用localhost,其他的可以不填(客户端证书无要求)
    • OU = 组织单位名称(Organization Unit)
    • O = 组织名称(Organization Name)
    • L = 城市或区域名称(Locality Name)
    • ST = 州或省份名称(State Name)
    • C = 国家的简写(Country,CN 代表中国)

创建证书

创建秘钥库(keystore),秘钥库是存储一个或多个密钥条目的文件,每个密钥条目应该以一个别名标识,它包含密钥和证书相关信息。

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     产生密钥对(genkeypair 简写)
-alias      证书别名;和keystore关联的唯一别名,这个alias通常不区分大小写(默认`mykey`)
-keyalg     指定加密算法,RSA:非对称加密(默认`DSA`)
-sigalg     指定签名算法,可选;
-keysize    指定密钥长度,可选;
-keypass    指定别名条目口令(私钥的密码)
-storetype  生成证书类型,可用的证书库类型为:JKS、PKCS12等。
-keystore   指定产生的密钥库的位置;
-storepass  指定密钥库的存取口令,推荐与keypass一致
-validity   证书有效期天数;(默认为 90天)
-dname      表明了密钥的发行者身份(Distinguished Names)生成证书时,其中 CN 要和服务器的域名相同,本地测试则使用localhost,其他的可以不填
-ext        X.509 扩展

Tips:

  • 此处需要注意:MD5和SHA1的签名算法已经不安全;
  • 如果Tomcat所在服务器的域名不是“localhost”时,浏览器会弹出警告窗口,提示用户证书与所在域不匹配。
  • 服务器证书 dname的 CN应改为对应的域名,如“www.github.com”;在本地做开发测试时,CN应填入“localhost”;
  • 客户端证书 dname的 CN可以是任意值,且不用使用 -ext扩展。

创建证书栗子

生成服务器证书

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

生成客户端证书,以便让服务器来验证它。为了能将证书顺利导入至IE和Firefox,证书格式应该是PKCS12(客户端的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"

导出证书信息

此证书文件不包含私钥;分为自签名证书和认证证书,下面分别介绍了两中证书的生成方式

  • 认证证书与导出的服务器自签名证书作用一致,使用时取其中一种证书即可。两者主要区别为是否经证书机构认证;
  • 使用自签名证书则无需生成证书签名请求(CSR),使用认证证书则无需导出服务器自签名证书;
  • 大部分认证证书都是收费的;

导出自签名证书

自签名证书没有经过证书认证机构进行认证,但并不影响使用,我们可以使用相应的命令对证书进行导出;

Usage:

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

Options:

-export     执行证书导出操作(exportcert 简写)
-alias      密钥库中的证书条目别名(jks里可以存储多对公私钥文件,通过别名指定导出的公钥证书)
-keystore   指定密钥库文件
-storepass  密钥库口令
-file       导出文件的输出路径
-rfc        使用Base64格式输出(输出pem编码格式的证书,文本格式),不适用则导出的证书为DER编码格式

导出证书栗子

导出服务器证书

此处为服务器的自签名证书导出, 如果需要使用认证证书,则生成证书签名请求

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

导出客户端证书

双向认证: 服务端信任客户端,由于不能直接将PKCS12格式的证书库导入,所以必须先把客户端证书导出为一个单独的CER文件

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

获取认证证书(生成证书签名请求)

如果想得到证书认证机构的认证,则不使用上述的自签名证书,需要使用步骤导出数字证书并签发申请(Cerificate Signing Request),经证书认证机构认证并颁发后,再将认证后的证书导入本地密钥库与信任库。

Usage:

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

Options:

-certreq    执行证书签发申请导出操作
-alias      密钥库中的证书条目别名
-keystore   密钥库文件名称
-storepass  密钥库口令
-file       输出的csr文件路径

生成证书签名请求栗子

生成证书签名请求(CSR)

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

查看生成的CSR证书请求

keytool -printcertreq -file certreq.csr

导入证书库

双向认证: 将各自的公钥证书分别导入对方的信任库,使客户端和服务端相互信任。

Usage:

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

Options:

-import     执行证书导入操作(importcert 简写)
-alias      指定导入密钥库中的证书别名(指定的条目别名不能与密钥库中已存在的条目别名重复(导入签发证书除外))
-trustcacerts    将证书导入信任库(信任来自 cacerts 的证书)
-keystore   密钥库名称
-storepass  密钥库口令
-file       输入文件名

导入证书栗子

1.安装服务器证书(将服务器公钥证书导入客户端)

双向认证: 客户端信任服务端: 在客户机器上双击证书文件完成导入操作(window中导入)

  • 将服务器公钥证书 server.cer 发往客户端机器 >> 双击该证书进入“证书信息”页 >> 点击【安装证书】进入“证书导入向导”首页 >> 点击【下一步】>> 选中【将所有的证书都放入下列存储】,然后单击【浏览】 >> 选择【受信任的根证书颁发机构】b并点击【确定】 >> 点击【下一步】 >> 点击【完成】。然后弹出提示【导入完成】。
  • 将客户端证书 client.p12 发往客户端机器 >> 双击该证书进入“证书导入向导”首页 >> 点击【下一步】>> 点击【下一步】>> 输入证书密码(keystore密码)并点击【下一步】 >> 点击【下一步】 >> 点击【完成】。然后弹出提示【导入完成】。

2.证书导入信任库(将客户端公钥证书导入信任库)

双向认证: 服务端信任客户端:

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

此步骤会生成信任证书 truststore.jks文件, 文件存放需要信任的公钥证书,如客户端证书(也可以将 keystore值改为服务器密钥库,即tomcat.jks。此时的tomcat.jks 就同时是服务的密钥库和信任库)

查看证书

Usage:

# 查看单个证书(cer | crt)
keytool -printcert -file <cert_file> [-v|-rfc]

# 查看密钥库中的证书条目
keytool -list [-alias <alias_name>] -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd> [-v|-rfc]

# 查看生成的CSR证书请求
keytool -printcertreq -file <certreq_file>     

Options:

-alias      密钥库中的证书条目别名;
-keystore   指定密钥库文件;
-storepass  密钥库口令;
-printcert  执行证书打印命令;
-list       缺省情况下,命令打印证书的 MD5 指纹。
    而如果指定了 -v 选项,将以可读格式打印证书,
    如果指定了 -rfc 选项,将以可打印的编码格式输出证书。

查看栗子证书

查看证书信息

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

查看密钥库

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

查看base64的内容(即PEM编码)

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

其他keytool命令

# 删除keystore里面指定证书条目
keytool -delete -alias <alias> -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd>
# 修改条目别名
keytool -changealias -keystore <keystore_file> -alias <old_alias> -destalias <new_alias>
# 修改条目密码
keytool -keypasswd -alias <alias> -keypass <old_keypasswd> -new <new_keypasswd> -keystore <keystore_file> -storepass <keystore_passwd>
# 修改keysore密码
keytool -storepasswd -new <new_storepasswd> -keystore <keystore_file> -storepass <old_storepasswd>
# 列出信任的CA证书(查看 JVM的信任库中的证书,storepass 默认为changeit)
## 该证书文件存在于JAVA_HOME\jre\lib\security目录下,是Java系统的CA证书仓库,可以用 'alias' 来查看证书是否真的导入到JVM中
keytool -list -v [-alias clientCer] -keystore $JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts -storepass changeit
# 导入新的CA到信任证书,导入到 JRE的信任证书库
## 常出现的异常:“未找到可信任的证书”  -- 主要原因为在客户端未将服务器下发的证书导入到JVM中。
keytool -import -trustcacerts -alias clientCer -keystore $JAVA_HOME/jre/lib/security/cacerts -storepass changeit -file ~/ssl/client.cer

Tomcat服务认证配置

打开Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原注释内容,并修改如下:

<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 指定是否需要验证客户端证书
  • false : 表示单向SSL验证,即服务端认证;
  • true : 表示强制双向SSL验证,必须验证客户端证书;
  • want : 表示可以验证客户端证书,但如果客户端没有有效证书,也不强制验证。
  • 如果设置了clientAuth="true",则需要强制验证客户端证书。可通过双击 p12 文件将证书导入至浏览器;
  • 浏览器的HTTP缺省端口为 80 , HTTPS缺省端口为 443
  • keystoreFile /keystorePass : 服务器证书文件和密码;
  • truststoreFile /truststorePass : 信任证书文件和密码;用来验证客户端的。

SSL单向证书认证配置

创建服务器证书导出服务器公钥证书将服务器公钥证书导入客户端(客户端信任服务器)配置 Tomcat
打开Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原注释内容,并修改如下:

<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双向证书认证配置

  • 创建服务器证书,创建客户端证书
  • 导出服务器公钥证书,导出客户端公钥证书
  • 将服务器公钥证书导入客户端(客户端信任服务器)
  • 将客户端公钥证书导入信任库(服务器信任客户端)
  • 配置 Tomcat,并开启双向认证():

打开Tomcat_HOME/conf/server.xml,找到如下原注释内容,并修改如下:

<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"
/>

配置Tomcat服务 HTTP自动跳转到 HTTPS(按需选配)

打开Tomcat_HOME/conf/web.xml,在 与 加入如下代码:

<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> 

测试

  • 启动 Tomcat项目
  • 访问 项目地址,本地配置如: https://localhost:8443/
  • 如果遇到“不安全”的提示,可能是客户端未安装服务器证书

常见问题

浏览器访问时提示:

  • 此服务器无法证实它是“192.168..” - 您计算机的操作系统不信任其安全证书 。。。
  • --客户端未导入服务器证书
  • 此服务器无法证实它就是“192.168..” - 它的安全证书没有指定主题备用名称 。。。
  • --生成服务器证书库未使用 -ext参数
  • “192.168..”不接受您的登录证书,或者您可能没有提供登录证书。。。
  • --Tomcat配置未指定信任证书库(truststore)

Reference

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

https://yoloz.github.io/2020/04/17/security/keytool命令详解/

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

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