Springboot整合https原来这么简单

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1 简介

HTTP是不安全的,我们需要给它套上SSL,让它变成HTTPS。本文章将用实例介绍Springboot整合HTTPS

2 密码学基础

要谈https就要谈Security,自然就要谈安全;谈及安全,就必然涉及密码学的一些知识。

2.1 密码体制

要建立一个密码体制,需要由五个空间组成,分别是:

  • 明文M:加密前或解密后的信息;

  • 密文C:明文加密后的信息;

  • 密钥K:由加密密钥和解密密钥组成;

  • 加密E:从明文到密文的变换;

  • 解密D:从密文到明文的变换。

如图所示:

Cryptography

2.2 两种加密方式

2.2.1 对称加密

对称加密,或者也叫单钥加密,是指加密密钥和解密密钥相同(或者容易由一个计算出另一个)的加密方式。

对称加密的主要优势是:加密、解密运算速度快,效率高;

局限性:密钥分发复杂,密钥管理困难,保密通信系统开放性差,数字签名;

代表算法:DES算法、AES算法;

举个小例子

明文为48,加密算法f(x)=8x+71,
则密文C=8*48+71=455
则解密算法为f(x)=(x-71)/8;
则解密后的明文M=(455-71)/8=48;

2.2.2 非对称加密

非对称加密是指加密和解密分别使用不同的密钥,并且不能由加密密钥推导出解密密钥的加密方式。

主要优势:密钥分配简单,便于管理,系统开放性好,可以实现数字签名;

局限性:加密、解密运算效率较低;

代表算法:RSA算法、ECC算法;

举个大例子

步骤如下:

Step Description Formula Note
1 找出两个质数 P、Q
2 计算公共模数 N=P*Q
3 计算欧拉函数 φ(N) = (P-1)(Q-1)
4 计算公钥E 1 < E < φ(N) E的取值必须是整数 E 和 φ(N) 必须是互质数
5 计算私钥D E * D % φ(N) = 1
6 加密 C = M^E mod N C:密文 M:明文
7 解密 M =C^D mod N C:密文 M:明文

其中,公钥=(E , N) ,私钥=(D, N),对外,我们只暴露公钥。

1.找出两个质数
随便找两个质数,我们找P=5,Q=11。

2.计算公共模数
公共模数N=P*Q=5*11=55

3.计算欧拉函数
φ(N) = (P-1)(Q-1)=4*10=40

4.计算公钥E
1 < E < φ(N),我们取E=13

5.计算私钥D
(13*D)%40=1,则取D=37

6.加密
假设要传输的明文为8,使用公钥(E,N)=(13,55)加密
通过公式C = M^E mod N=8^13%55=28

7.解密
使用密钥(D,N)=(37,55)解密
解密M =C^D mod N=28^37%55=8


另外,我们可以用私钥加密,公钥解密,
如明文为2,则用私钥(37,55)加密密文C=(2^37)%55=7
用公钥(13,55)解密M=(7^13)%55=2。

至此,整个非对称加密过程演示了一遍,希望大家能理解,特别是非对称加密,因为HTTPS使用的是非对称加密。实际的使用算法更复杂,密钥长度会更大。

2.3 证书

要使用SSL,需要有证书,这个证书文件是包含公钥密钥,也就是非对称加密中要使用的。

获取证书有两种方式:

  • CA(Certificate Authority)机构获取,即客户端会认可的证书,具有公信力;有免费也有收费的,收费的比较稳定比较安全。
  • 自签证书,自己制作证书,一般用于测试,浏览器不承认。

为方便起见,在本次实例中使用自签证书,两种证书整合过程并无差异。

3 Springboot整合HTTPS

3.1 先让Web跑起来

作为一个Web应用,我们先让它跑起来,然后再整合https

(1)引入Web依赖:

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

(2)配置端口:

server.port=80

(3)实现Contrlloer

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Welcome to www.pkslow.com";
    }
}

完成上面工作后,启动应用即可。

访问http://localhost/hello 得到下面结果,说明整个Web应用起来了。

HTTP

3.2 生成密钥文件jks

通过命令行生成密钥文件如下:

keytool -genkey -alias localhost -keyalg RSA -keysize 2048 -sigalg SHA256withRSA -keystore localhost.jks -dname CN=localhost,OU=Test,O=pkslow,L=Guangzhou,C=CN -validity 731 -storepass changeit -keypass changeit

命令行重要参数的意义:

  • alias:密钥别名,可以随便起,不冲突就行;

  • keyalg:加密算法;

  • keysize:密钥长度,2048基本就不可能破解了;

  • keystore:keystore的文件名;

  • dname:这个很关键,特别是CN=后面要按正确的域名来写;

  • validity:cert的有效期;

执行完以上命令后,就会生成localhost.jks文件,把该文件放到classpath下即可,当然也可以放到其它位置,配置文件指定正确即可。

3.3 重新配置并重启

按照实际情况重新配置application.properties文件:

server.port=443

server.ssl.enabled=true
server.ssl.key-store-type=jks
server.ssl.key-store=classpath:localhost.jks
server.ssl.key-store-password=changeit
server.ssl.key-alias=localhost

重启后访问如下:

HTTPS Fail

发现有红色警告,因为这是自签名的cert,并不被Chrome所认可,所以会校验失败。以前的Chrome版本只是警告,但还是可以访问的,现在新版本的已经不能访问了。

通过Postman来访问便可:

Https Postman

3.4 使用PKS12格式

如果想使用PKCS12替换JKS,命令和配置可以参考下面:

生成密钥:

keytool -genkey -alias localhost -keyalg RSA -keysize 2048 -sigalg SHA256withRSA -storetype PKCS12 -keystore localhost.p12 -dname CN=localhost,OU=Test,O=pkslow,L=Guangzhou,C=CN -validity 731 -storepass changeit -keypass changeit

配置文件如下:

server.port=443

server.ssl.enabled=true
server.ssl.key-store-type=PKCS12
server.ssl.key-store=classpath:localhost.p12
server.ssl.key-store-password=changeit
server.ssl.key-alias=localhost

总结

本文简单介绍了一些密码学的基础和如何通过Springboot整合HTTPS。本文详细代码可在南瓜慢说公众号回复<SpringbootSSLBasic>获取。

其实,SSL非常复杂,知识点非常多。后续文章会继续介绍密钥工具、重定向、Reactive整合、双向验证等。


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