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使用Go实现TLS服务器和客户端的示例

时间：2022-01-20 00:45     来源/作者：VIL凌霄

传输层安全协议（Transport Layer Security，缩写：TLS），及其前身安全套接层（Secure Sockets Layer，缩写：SSL）是一种安全协议，目的是为互联网通信提供安全及数据完整性保障。

SSL包含记录层（Record Layer）和传输层，记录层协议确定了传输层数据的封装格式。传输层安全协议使用X.509认证，之后利用非对称加密演算来对通信方做身份认证，之后交换对称密钥作为会谈密钥（Session key）。这个会谈密钥是用来将通信两方交换的数据做加密，保证两个应用间通信的保密性和可靠性，使客户与服务器应用之间的通信不被攻击者窃听。

本文并没有提供一个TLS的深度教程，而是提供了两个Go应用TLS的简单例子，用来演示使用Go语言快速开发安全网络传输的程序。

TLS历史

  • 1994年早期，NetScape公司设计了SSL协议（Secure Sockets Layer）的1.0版，但是未发布。
  • 1994年11月，NetScape公司发布SSL 2.0版，很快发现有严重漏洞。
  • 1996年11月，SSL 3.0版问世，得到大规模应用。
  • 1999年1月，互联网标准化组织ISOC接替NetScape公司，发布了SSL的升级版TLS 1.0版。
  • 2006年4月和2008年8月，TLS进行了两次升级，分别为TLS 1.1版和TLS 1.2版。最新的变动是2011年TLS 1.2的修订版。

现在正在制定 tls 1.3。

证书生成

首先我们创建私钥和证书。

服务器端的证书生成

使用了"服务端证书"可以确保服务器不是假冒的。

1、 生成服务器端的私钥

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openssl genrsa -out server.key 2048

2、 生成服务器端证书

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openssl req -new -x509 -key server.key -out server.pem -days 3650

或者

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go run $GOROOT/src/crypto/tls/generate_cert.go --host localhost

客户端的证书生成

除了"服务端证书"，在某些场合中还会涉及到"客户端证书"。所谓的"客户端证书"就是用来证明客户端访问者的身份。
比如在某些金融公司的内网，你的电脑上必须部署"客户端证书"，才能打开重要服务器的页面。
我会在后面的例子中演示"客户端证书"的使用。

3、 生成客户端的私钥

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openssl genrsa -out client.key 2048

4、 生成客户端的证书

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openssl req -new -x509 -key client.key -out client.pem -days 3650

或者使用下面的脚本：

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#!/bin/bash
# call this script with an email address (valid or not).
# like:
# ./makecert.sh demo@random.com
mkdir certs
rm certs/*
echo "make server cert"
openssl req -new -nodes -x509 -out certs/server.pem -keyout certs/server.key -days 3650 -subj "/C=DE/ST=NRW/L=Earth/O=Random Company/OU=IT/CN=www.random.com/emailAddress=$1"
echo "make client cert"
openssl req -new -nodes -x509 -out certs/client.pem -keyout certs/client.key -days 3650 -subj "/C=DE/ST=NRW/L=Earth/O=Random Company/OU=IT/CN=www.random.com/emailAddress=$1"

Golang 例子

Go Package tls部分实现了 tls 1.2的功能，可以满足我们日常的应用。Package crypto/x509提供了证书管理的相关操作。

服务器证书的使用

本节代码提供了服务器使用证书的例子。下面的代码是服务器的例子：

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package main
import (
    "bufio"
    "crypto/tls"
    "log"
    "net"
)
func main() {
    cert, err := tls.LoadX509KeyPair("server.pem", "server.key")
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    config := &tls.Config{Certificates: []tls.Certificate{cert}}
    ln, err := tls.Listen("tcp", ":443", config)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    defer ln.Close()
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            log.Println(err)
            continue
        }
        go handleConn(conn)
    }
}
func handleConn(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    r := bufio.NewReader(conn)
    for {
        msg, err := r.ReadString('\n')
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
        println(msg)
        n, err := conn.Write([]byte("world\n"))
        if err != nil {
            log.Println(n, err)
            return
        }
    }
}

首先从上面我们创建的服务器私钥和pem文件中得到证书cert，并且生成一个tls.Config对象。这个对象有多个字段可以设置，本例中我们使用它的默认值。
然后用tls.Listen开始监听客户端的连接，accept后得到一个net.Conn，后续处理和普通的TCP程序一样。
然后，我们看看客户端是如何实现的：

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package main
import (
    "crypto/tls"
    "log"
)
func main() {
    conf := &tls.Config{
        InsecureSkipVerify: true,
    }
    conn, err := tls.Dial("tcp", "127.0.0.1:443", conf)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    defer conn.Close()
    n, err := conn.Write([]byte("hello\n"))
    if err != nil {
        log.Println(n, err)
        return
    }
    buf := make([]byte, 100)
    n, err = conn.Read(buf)
    if err != nil {
        log.Println(n, err)
        return
    }
    println(string(buf[:n]))
}

InsecureSkipVerify用来控制客户端是否证书和服务器主机名。如果设置为true,则不会校验证书以及证书中的主机名和服务器主机名是否一致。
因为在我们的例子中使用自签名的证书，所以设置它为true,仅仅用于测试目的。

可以看到，整个的程序编写和普通的TCP程序的编写差不太多，只不过初始需要做一些TLS的配置。

你可以go run server.go和go run client.go测试这个例子。

客户端证书的使用
在有的情况下，需要双向认证，服务器也需要验证客户端的真实性。在这种情况下，我们需要服务器和客户端进行一点额外的配置。

服务器端：

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package main
import (
    "bufio"
    "crypto/tls"
    "crypto/x509"
    "io/ioutil"
    "log"
    "net"
)
func main() {
    cert, err := tls.LoadX509KeyPair("server.pem", "server.key")
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    certBytes, err := ioutil.ReadFile("client.pem")
    if err != nil {
        panic("Unable to read cert.pem")
    }
    clientCertPool := x509.NewCertPool()
    ok := clientCertPool.AppendCertsFromPEM(certBytes)
    if !ok {
        panic("failed to parse root certificate")
    }
    config := &tls.Config{
        Certificates: []tls.Certificate{cert},
        ClientAuth:   tls.RequireAndVerifyClientCert,
        ClientCAs:    clientCertPool,
    }
    ln, err := tls.Listen("tcp", ":443", config)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    defer ln.Close()
    for {
        conn, err := ln.Accept()
        if err != nil {
            log.Println(err)
            continue
        }
        go handleConn(conn)
    }
}
func handleConn(conn net.Conn) {
    defer conn.Close()
    r := bufio.NewReader(conn)
    for {
        msg, err := r.ReadString('\n')
        if err != nil {
            log.Println(err)
            return
        }
        println(msg)
        n, err := conn.Write([]byte("world\n"))
        if err != nil {
            log.Println(n, err)
            return
        }
    }
}

因为需要验证客户端，我们需要额外配置下面两个字段：

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ClientAuth: tls.RequireAndVerifyClientCert,
ClientCAs: clientCertPool,

然后客户端也配置这个clientCertPool:

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package main
import (
    "crypto/tls"
    "crypto/x509"
    "io/ioutil"
    "log"
)
func main() {
    cert, err := tls.LoadX509KeyPair("client.pem", "client.key")
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    certBytes, err := ioutil.ReadFile("client.pem")
    if err != nil {
        panic("Unable to read cert.pem")
    }
    clientCertPool := x509.NewCertPool()
    ok := clientCertPool.AppendCertsFromPEM(certBytes)
    if !ok {
        panic("failed to parse root certificate")
    }
    conf := &tls.Config{
        RootCAs:            clientCertPool,
        Certificates:       []tls.Certificate{cert},
        InsecureSkipVerify: true,
    }
    conn, err := tls.Dial("tcp", "127.0.0.1:443", conf)
    if err != nil {
        log.Println(err)
        return
    }
    defer conn.Close()
    n, err := conn.Write([]byte("hello\n"))
    if err != nil {
        log.Println(n, err)
        return
    }
    buf := make([]byte, 100)
    n, err = conn.Read(buf)
    if err != nil {
        log.Println(n, err)
        return
    }
    println(string(buf[:n]))
}

运行这两个代码go run server2.go和go run client2.go,可以看到两者可以正常的通讯，如果用前面的客户端go run client.go，不能正常通讯，因为前面的客户端并没有提供客户端证书。

更正 使用自定义的CA的例子可以参考 https://github.com/golang/net/tree/master/http2/h2demo

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Make CA:
$ openssl genrsa -out rootCA.key 2048
$ openssl req -x509 -new -nodes -key rootCA.key -days 1024 -out rootCA.pem
... install that to Firefox
Make cert:
$ openssl genrsa -out server.key 2048
$ openssl req -new -key server.key -out server.csr
$ openssl x509 -req -in server.csr -CA rootCA.pem -CAkey rootCA.key -CAcreateserial -out server.crt -days 500

到此这篇关于使用Go实现TLS服务器和客户端的示例的文章就介绍到这了,更多相关Go TLS服务器和客户端内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://www.jianshu.com/p/4cf92c5a386d

标签：
服务器 Go 客户端 TLS 

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