Keytool配置 Tomcat的HTTPS双向认证

Keytool配置 Tomcat的HTTPS双向认证

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 及 .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

1. 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

2. 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

1. 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

2. 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

1. 生成证书签名请求(CSR)

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

2. 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

1. 查看证书信息

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

2. 查看密钥库

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

3. 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

1. 创建服务器证书
2. 导出服务器公钥证书
3. 将服务器公钥证书导入客户端（客户端信任服务器）
4. 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

1. 创建服务器证书，创建客户端证书

2. 导出服务器公钥证书，导出客户端公钥证书

3. 将服务器公钥证书导入客户端（客户端信任服务器）

4. 将客户端公钥证书导入信任库（服务器信任客户端）

5. 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

1. 启动 Tomcat项目
2. 访问 项目地址，本地配置如： https://localhost:8443/
3. 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：

1. 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

2. 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

3. “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