SSL双向认证

前言

有朋友最近遇到客户需求：他们出于安全考虑只能是从某一台电脑才能访问应用。以下是我所想到的几种实现方案思考：

IP地址。你所用的IP都是运营商自动随机分配的，基本上都是处在变化中的，要想固定IP，你需要支付高昂的网络费用购买专网服务保证IP不发生变化，且需要保证局域网内就你使用这个对外的IP地址。
客户端软件。提供配套的客户端软件与web应用实现通信，配合MAC地址唯一性，验证客户身份。web端QQ自动登录就是这么发现你本地登录了哪些QQ的，更多可以看我这篇文章QQ如何实现跨端通信的了解原理。
SSL双向认证。生成客户证书，只让持有证书的客户访问。安装证书和安装桌面客户端是一样的考验客户的电脑操作水平。

当然，肯定还有其他更好的方案，欢迎大佬留言指点一二。

本篇文章主要是记录一下我是如何实现SSL双向认证这个方案的。ip方案没啥好说的，保证IP唯一即可。客户端软件方案我在QQ如何实现跨端通信的这篇文章有DEMO。

原理

SSL单向认证

①客户端的浏览器向服务器传送客户端SSL协议的版本号，加密算法的种类，产生的随机数，以及其他服务器和客户端之间通讯所需要的各种信息。
②服务器向客户端传送SSL协议的版本号，加密算法的种类，随机数以及其他相关信息，同时服务器还将向客户端传送自己的证书。
③客户利用服务器传过来的信息验证服务器的合法性，服务器的合法性包括：证书是否过期，发行服务器证书的CA是否可靠，发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的”发行者的数字签名”，服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配。如果合法性验证没有通过，通讯将断开;如果合法性验证通过，将继续进行第四步。
④用户端随机产生一个用于后面通讯的”对称密码”，然后用服务器的公钥(服务器的公钥从步骤②中的服务器的证书中获得)对其加密，然后将加密后的”预主密码”传给服务器。
⑤如果服务器要求客户的身份认证(在握手过程中为可选)，用户可以建立一个随机数然后对其进行数据签名，将这个含有签名的随机数和客户自己的证书以及加密过的”预主密码”一起传给服务器。
⑥如果服务器要求客户的身份认证，服务器必须检验客户证书和签名随机数的合法性，具体的合法性验证过程包括：客户的证书使用日期是否有效，为客户提供证书的CA是否可靠，发行CA 的公钥能否正确解开客户证书的发行CA的数字签名，检查客户的证书是否在证书废止列表(CRL)中。检验如果没有通过，通讯立刻中断;如果验证通过，服务器将用自己的私钥解开加密的”预主密码 “，然后执行一系列步骤来产生主通讯密码(客户端也将通过同样的方法产生相同的主通讯密码)。
⑦服务器和客户端用相同的主密码即”通话密码”，一个对称密钥用于SSL协议的安全数据通讯的加解密通讯。同时在SSL通讯过程中还要完成数据通讯的完整性，防止数据通讯中的任何变化。
⑧客户端向服务器端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知服务器客户端的握手过程结束。
⑨服务器向客户端发出信息，指明后面的数据通讯将使用的步骤⑦中的主密码为对称密钥，同时通知客户端服务器端的握手过程结束。
⑩-SSL的握手部分结束，SSL安全通道的数据通讯开始，客户和服务器开始使用相同的对称密钥进行数据通讯，同时进行通讯完整性的检验。
SSL双向认证

SSL双向认证

① 浏览器发送一个连接请求给安全服务器。

② 服务器将自己的证书，以及同证书相关的信息发送给客户浏览器。

③ 客户浏览器检查服务器送过来的证书是否是由自己信赖的CA中心（如沃通CA）所签发的。如果是，就继续执行协议;如果不是，客户浏览器就给客户一个警告消息：警告客户这个证书不是可以信赖的，询问客户是否需要继续。

④ 接着客户浏览器比较证书里的消息，例如域名和公钥，与服务器刚刚发送的相关消息是否一致，如果是一致的，客户浏览器认可这个服务器的合法身份。

⑤ 服务器要求客户发送客户自己的证书。收到后，服务器验证客户的证书，如果没有通过验证，拒绝连接;如果通过验证，服务器获得用户的公钥。

⑥ 客户浏览器告诉服务器自己所能够支持的通讯对称密码方案。

⑦ 服务器从客户发送过来的密码方案中，选择一种加密程度最高的密码方案，用客户的公钥加过密后通知浏览器。

⑧ 浏览器针对这个密码方案，选择一个通话密钥，接着用服务器的公钥加过密后发送给服务器。

⑨ 服务器接收到浏览器送过来的消息，用自己的私钥解密，获得通话密钥。

⑩ 服务器、浏览器接下来的通讯都是用对称密码方案，对称密钥是加过密的。

双向认证则是需要服务端与客户端提供身份认证，只能是服务端允许的客户能去访问，安全性相对于要高一些。

实现

网上有很多实现方法，个人觉得这篇文章说的最详细：传送门

因为我域名下面申请过一个https,所以下面是我省去生成服务器端证书直接生成客户端证书的步骤：

// 生成服务器crt, 用来验证client证书的, ca.key就是https证书那个
openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt 

// 生成客户端证书
openssl genrsa -des3 -out client.key 1024

openssl req -new -key client.key -out client.csr

openssl ca -policy policy_anything -in client.csr -cert ca.crt -keyfile ca.key -out client.crt -days 3650

// 生成浏览器证书安装文件
openssl pkcs12 -export -inkey client.key -in client.crt -out client.pfx

上面代码可以在linux上面执行，也可以在windows上面执行。linux不说了，windows用户主要安装了apache的可以在它bin目录下找到 openssl.exe文件。

生成好了就开始使用了

服务端


# server

listen 443 ssl;

ssl_certificate  /etc/pki/ca_linvo/server/server.crt;       #server公钥
ssl_certificate_key  /etc/pki/ca_linvo/server/server.key;   #server私钥

ssl_client_certificate   /etc/pki/ca_linvo/root/ca.crt;     # 根级证书公钥，用于验证各个二级client
ssl_verify_client on;                                       # 开启客户端ssl校验

客户端

双击 client.pfx 安装证书，安装时会提示输入生成证书时设置的密码。安装成功后，重启浏览器输入网址访问，浏览器可能会提示你选择证书，选择刚才安装的那个证书即可。此时有些浏览器会提示用户该证书不受信任，地址不安全之类，这是因为我们的server证书是我们自己颁发的，而非真正的权威CA机构颁布，忽略它既可。当然你也可以像我一样去 x云申请一个免费server证书用着。