1. HTTPS概念
1）簡介
HTTPS（全稱：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer），是以安全為目標的HTTP通道，簡單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層，HTTPS的安全基礎(chǔ)是SSL，因此加密的詳細內(nèi)容就需要SSL。這個系統(tǒng)的最初研發(fā)由網(wǎng)景公司進行，提供了身份驗證與加密通訊方法，現(xiàn)在它被廣泛用于萬維網(wǎng)上安全敏感的通訊，例如交易支付方面。
2）HTTPS和HTTP的區(qū)別
a. https協(xié)議需要到ca申請證書，一般免費證書很少，需要交費。
b. http是超文本傳輸協(xié)議，信息是明文傳輸；https 則是具有安全性的ssl加密傳輸協(xié)議。
c. http和https使用的是完全不同的連接方式，用的端口也不一樣，前者是80，后者是443。
d. http的連接很簡單，是無狀態(tài)的；HTTPS協(xié)議是由SSL+HTTP協(xié)議構(gòu)建的可進行加密傳輸、身份認證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，比http協(xié)議安全。
3）HTTPS的作用
它的主要作用可以分為兩種：一種是建立一個信息安全通道，來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩涣硪环N就是確認網(wǎng)站的真實性。
a． 一般意義上的https，就是服務(wù)器有一個證書。主要目的是保證服務(wù)器就是他聲稱的服務(wù)器，這個跟第一點一樣；服務(wù)端和客戶端之間的所有通訊，都是加密的。
b. 具體講，是客戶端產(chǎn)生一個對稱的密鑰，通過服務(wù)器的證書來交換密鑰，即一般意義上的握手過程。
c. 接下來所有的信息往來就都是加密的。第三方即使截獲，也沒有任何意義，因為他沒有密鑰，當然篡改也就沒有什么意義了。
d．少許對客戶端有要求的情況下，會要求客戶端也必須有一個證書。
這里客戶端證書，其實就類似表示個人信息的時候，除了用戶名/密碼，還有一個CA 認證過的身份。因為個人證書一般來說是別人無法模擬的，所有這樣能夠更深的確認自己的身份。目前少數(shù)個人銀行的專業(yè)版是這種做法，具體證書可能是拿U盤（即U盾）作為一個備份的載體。
2.SSL簡介
1）簡介
SSL (Secure Socket Layer)為Netscape所研發(fā)，用以保障在Internet上數(shù)據(jù)傳輸之安全，利用數(shù)據(jù)加密(Encryption)技術(shù)，可確保數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上之傳輸過程中不會被截取及竊聽。它已被廣泛地用于Web瀏覽器與服務(wù)器之間的身份認證和加密數(shù)據(jù)傳輸。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與各種應(yīng)用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通訊提供安全支持。
2）SSL提供的服務(wù)
a.認證用戶和服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的客戶機和服務(wù)器
b.加密數(shù)據(jù)以防止數(shù)據(jù)中途被竊取
c.維護數(shù)據(jù)的完整性，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被改變。
3) SSL協(xié)議的握手過程
SSL 協(xié)議既用到了公鑰加密技術(shù)又用到了對稱加密技術(shù)，對稱加密技術(shù)雖然比公鑰加密技術(shù)的速度快，可是公鑰加密技術(shù)提供了更好的身份認證技術(shù)。SSL 的握手協(xié)議非常有效的讓客戶和服務(wù)器之間完成相互之間的身份認證，其主要過程如下：
①客戶端的瀏覽器向服務(wù)器傳送客戶端SSL 協(xié)議的版本號，加密算法的種類，產(chǎn)生的隨機數(shù)，以及其他服務(wù)器和客戶端之間通訊所需要的各種信息。
②服務(wù)器向客戶端傳送SSL 協(xié)議的版本號，加密算法的種類，隨機數(shù)以及其他相關(guān)信息，同時服務(wù)器還將向客戶端傳送自己的證書。
③客戶利用服務(wù)器傳過來的信息驗證服務(wù)器的合法性，服務(wù)器的合法性包括：證書是否過期，發(fā)行服務(wù)器證書的CA 是否可靠，發(fā)行者證書的公鑰能否正確解開服務(wù)器證書的“發(fā)行者的數(shù)字簽名”，服務(wù)器證書上的域名是否和服務(wù)器的實際域名相匹配。如果合法性驗證沒有通過，通訊將斷開；如果合法性驗證通過，將繼續(xù)進行第四步。
④用戶端隨機產(chǎn)生一個用于后面通訊的“對稱密碼”，然后用服務(wù)器的公鑰（服務(wù)器的公鑰從步驟②中的服務(wù)器的證書中獲得）對其加密，然后傳給服務(wù)器。
⑤服務(wù)器用私鑰解密“對稱密碼”(此處的公鑰和私鑰是相互關(guān)聯(lián)的，公鑰加密的數(shù)據(jù)只能用私鑰解密，私鑰只在服務(wù)器端保留。詳細請參看： http://zh.wikipedia.org/wiki/RSA%E7%AE%97%E6%B3%95)，然后用其作為服務(wù)器和客戶端的“通話密碼”加解密通訊。同時在SSL 通訊過程中還要完成數(shù)據(jù)通訊的完整性，防止數(shù)據(jù)通訊中的任何變化。
⑥客戶端向服務(wù)器端發(fā)出信息，指明后面的數(shù)據(jù)通訊將使用的步驟⑤中的主密碼為對稱密鑰，同時通知服務(wù)器客戶端的握手過程結(jié)束。
⑦服務(wù)器向客戶端發(fā)出信息，指明后面的數(shù)據(jù)通訊將使用的步驟⑤中的主密碼為對稱密鑰，同時通知客戶端服務(wù)器端的握手過程結(jié)束。
⑧SSL 的握手部分結(jié)束，SSL 安全通道的數(shù)據(jù)通訊開始，客戶和服務(wù)器開始使用相同的對稱密鑰進行數(shù)據(jù)通訊，同時進行通訊完整性的檢驗。
3.配置服務(wù)器端證書
為了能實施SSL，一個web服務(wù)器對每個接受安全連接的外部接口(IP 地址)必須要有相應(yīng)的證書(Certificate)。關(guān)于這個設(shè)計的理論是一個服務(wù)器必須提供某種合理的保證以證明這個服務(wù)器的主人就是你所認為的那個人。這個證書要陳述與這個網(wǎng)站相關(guān)聯(lián)的公司，以及這個網(wǎng)站的所有者或系統(tǒng)管理員的一些基本聯(lián)系信息。
這個證書由所有人以密碼方式簽字，其他人非常難偽造。對于進行電子商務(wù)(e-commerce)的網(wǎng)站，或其他身份認證至關(guān)重要的任何商業(yè)交易，認證書要向大家所熟知的認證權(quán)威(Certificate Authority (CA))如VeriSign或Thawte來購買。這樣的證書可用電子技術(shù)證明屬實。實際上，認證權(quán)威單位會擔保它發(fā)出的認證書的真實性，如果你信任發(fā)出認證書的認證權(quán)威單位的話，你就可以相信這個認證書是有效的。
關(guān)于權(quán)威證書的申請，請參考：http://www.cnblogs.com/mikespook/archive/2004/12/22/80591.aspx
在許多情況下，認證并不是真正使人擔憂的事。系統(tǒng)管理員或許只想要保證被服務(wù)器傳送和接收的數(shù)據(jù)是秘密的，不會被連接線上的偷竊者盜竊到。慶幸的是，Java提供相對簡單的被稱為keytool的命令行工具，可以簡單地產(chǎn)生“自己簽名”的證書。自己簽名的證書只是用戶產(chǎn)生的證書，沒有正式在大家所熟知的認證權(quán)威那里注冊過，因此不能確保它的真實性。但卻能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>
用Tomcat來配置SSL主要有下面這么兩大步驟：
1)生成證書
a. 在命令行下執(zhí)行：
%Java_home%\bin\keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA
在此命令中，keytool是JDK自帶的產(chǎn)生證書的工具。把RSA運算法則作為主要安全運算法則，這保證了與其它服務(wù)器和組件的兼容性。
這個命令會在用戶的home directory產(chǎn)生一個叫做" .keystore " 的新文件。在執(zhí)行后，你首先被要求出示keystore密碼。Tomcat使用的默認密碼是" changeit "(全都是小寫字母)，如果你愿意，你可以指定你自己的密碼。你還需要在server.xml配置文件里指定自己的密碼，這在以后會有描述。
b .你會被要求出示關(guān)于這個認證書的一般性信息，如公司，聯(lián)系人名稱，等等。這些信息會顯示給那些試圖訪問你程序里安全網(wǎng)頁的用戶，以確保這里提供的信息與他們期望的相對應(yīng)。
c.你會被要求出示密鑰(key)密碼，也就是這個認證書所特有的密碼(與其它的儲存在同一個keystore文件里的認證書不同)。你必須在這里使用與keystore密碼相同的密碼。(目前，keytool會提示你按ENTER鍵會自動幫你做這些)。
如果一切順利，你現(xiàn)在就擁有了一個可以被你的服務(wù)器使用的有認證書的keystore文件。
2) 配置tomcat
第二個大步驟是把secure socket配置在$CATALINA_HOME/conf/server.xml文件里。$CATALINA_HOME代表安裝Tomcat的目錄。一個例子是SSL連接器的元素被包括在和Tomcat一起安裝的缺省server.xml文件里。它看起來象是這樣：
$CATALINA_HOME/conf/server.xml
< -- Define a SSL Coyote HTTP/1.1 Connector on port 8443 -->
< !--
< Connector
port="8443" minProcessors="5" maxProcessors="75"
enableLookups="true" disableUploadTimeout="true"
acceptCount="100" debug="0" scheme="https" secure="true";
clientAuth="false" sslProtocol="TLS"/>
-->
Connector元素本身，其默認形式是被注釋掉的(commented out)，所以需要把它周圍的注釋標志刪除掉。然后，可以根據(jù)需要客戶化(自己設(shè)置)特定的屬性。一般需要增加一下keystoreFile和keystorePass兩個屬性，指定你存放證書的路徑（如：keystoreFile="C:/.keystore"）和剛才設(shè)置的密碼（如：keystorePass="123456"）。關(guān)于其它各種選項的詳細信息，可查閱Server Configuration Reference。
在完成這些配置更改后，必須象重新啟動Tomcat，然后你就可以通過SSL訪問Tomcat支持的任何web應(yīng)用程序。只不過指令需要像下面這樣：https://localhost:8443
4.客戶端代碼實現(xiàn)
在Java中要訪問Https鏈接時，會用到一個關(guān)鍵類HttpsURLConnection；參見如下實現(xiàn)代碼：
// 創(chuàng)建URL對象
URL myURL = new URL("https://www.sun.com");
// 創(chuàng)建HttpsURLConnection對象，并設(shè)置其SSLSocketFactory對象
HttpsURLConnection httpsConn = (HttpsURLConnection) myURL.openConnection();
// 取得該連接的輸入流，以讀取響應(yīng)內(nèi)容
InputStreamReader insr = new InputStreamReader(httpsConn.getInputStream());
// 讀取服務(wù)器的響應(yīng)內(nèi)容并顯示
int respInt = insr.read();
while (respInt != -1) {
System.out.print((char) respInt);
respInt = insr.read();
}
在取得connection的時候和正常瀏覽器訪問一樣，仍然會驗證服務(wù)端的證書是否被信任（權(quán)威機構(gòu)發(fā)行或者被權(quán)威機構(gòu)簽名）；如果服務(wù)端證書不被信任，則默認的實現(xiàn)就會有問題，一般來說，用SunJSSE會拋如下異常信息：
javax.net.ssl.SSLHandshakeException: sun.security.validator.ValidatorException: PKIX path building
|
failed: sun.security.provider.certpath.SunCertPathBuilderException: unable to find valid certification path to requested target
|
上面提到SunJSSE，JSSE（Java Secure Socket Extension）是實現(xiàn)Internet安全通信的一系列包的集合。它是一個SSL和TLS的純Java實現(xiàn)，可以透明地提供數(shù)據(jù)加密、服務(wù)器認證、信息完整性等功能，可以使我們像使用普通的套接字一樣使用JSSE建立的安全套接字。JSSE是一個開放的標準，不只是Sun公司才能實現(xiàn)一個SunJSSE，事實上其他公司有自己實現(xiàn)的JSSE，然后通過JCA就可以在JVM中使用。
關(guān)于JSSE的詳細信息參考官網(wǎng)Reference：http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/security/jsse/JSSERefGuide.html；
以及Java Security Guide：http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/security/；
在深入了解JSSE之前，需要了解一個有關(guān)Java安全的概念：客戶端的TrustStore文件。客戶端的TrustStore文件中保存著被客戶端所信任的服務(wù)器的證書信息。客戶端在進行SSL連接時，JSSE將根據(jù)這個文件中的證書決定是否信任服務(wù)器端的證書。在SunJSSE中，有一個信任管理器類負責決定是否信任遠端的證書，這個類有如下的處理規(guī)則：
1)若系統(tǒng)屬性javax.net.sll.trustStore指定了TrustStore文件，那么信任管理器就去jre安裝路徑下的lib/security/目錄中尋找并使用這個文件來檢查證書。
2)若該系統(tǒng)屬性沒有指定TrustStore文件，它就會去jre安裝路徑下尋找默認的TrustStore文件，這個文件的相對路徑為：lib/security/jssecacerts。
3)若jssecacerts不存在，但是cacerts存在（它隨J2SDK一起發(fā)行，含有數(shù)量有限的可信任的基本證書），那么這個默認的TrustStore文件就是lib/security/cacerts。
那遇到這種情況，怎么處理呢？有以下兩種方案：
1)按照以上信任管理器的規(guī)則，將服務(wù)端的公鑰導(dǎo)入到j(luò)ssecacerts，或者是在系統(tǒng)屬性中設(shè)置要加載的trustStore文件的路徑；證書導(dǎo)入可以用如下命令：keytool -import -file src_cer_file –keystore dest_cer_store；至于證書可以通過瀏覽器導(dǎo)出獲得；
2)、實現(xiàn)自己的證書信任管理器類，比如MyX509TrustManager，該類必須實現(xiàn)X509TrustManager接口中的三個method；然后在HttpsURLConnection中加載自定義的類，可以參見如下兩個代碼片段，其一為自定義證書信任管理器，其二為connect時的代碼：
package test;
import java.io.FileInputStream;
import java.security.KeyStore;
import java.security.cert.CertificateException;
import java.security.cert.X509Certificate;
import javax.net.ssl.TrustManager;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;
import javax.net.ssl.X509TrustManager;
public class MyX509TrustManager implements X509TrustManager {
/*
* The default X509TrustManager returned by SunX509. We'll delegate
* decisions to it, and fall back to the logic in this class if the
* default X509TrustManager doesn't trust it.
*/
X509TrustManager sunJSSEX509TrustManager;
MyX509TrustManager() throws Exception {
// create a "default" JSSE X509TrustManager.
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("JKS");
ks.load(new FileInputStream("trustedCerts"),
"passphrase".toCharArray());
TrustManagerFactory tmf =
TrustManagerFactory.getInstance("SunX509", "SunJSSE");
tmf.init(ks);
TrustManager tms [] = tmf.getTrustManagers();
/*
* Iterate over the returned trustmanagers, look
* for an instance of X509TrustManager. If found,
* use that as our "default" trust manager.
*/
for (int i = 0; i < tms.length; i++) {
if (tms[i] instanceof X509TrustManager) {
sunJSSEX509TrustManager = (X509TrustManager) tms[i];
return;
}
}
/*
* Find some other way to initialize, or else we have to fail the
* constructor.
*/
throw new Exception("Couldn't initialize");
}
/*
* Delegate to the default trust manager.
*/
public void checkClientTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)
throws CertificateException {
try {
sunJSSEX509TrustManager.checkClientTrusted(chain, authType);
} catch (CertificateException excep) {
// do any special handling here, or rethrow exception.
}
}
/*
* Delegate to the default trust manager.
*/
public void checkServerTrusted(X509Certificate[] chain, String authType)
throws CertificateException {
try {
sunJSSEX509TrustManager.checkServerTrusted(chain, authType);
} catch (CertificateException excep) {
/*
* Possibly pop up a dialog box asking whether to trust the
* cert chain.
*/
}
}
/*
* Merely pass this through.
*/
public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
return sunJSSEX509TrustManager.getAcceptedIssuers();
}
}
// 創(chuàng)建SSLContext對象，并使用我們指定的信任管理器初始化
TrustManager[] tm = { new MyX509TrustManager() };
SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("SSL", "SunJSSE");
sslContext.init(null, tm, new java.security.SecureRandom());
// 從上述SSLContext對象中得到SSLSocketFactory對象
SSLSocketFactory ssf = sslContext.getSocketFactory();
// 創(chuàng)建URL對象
URL myURL = new URL("https://ebanks.gdb.com.cn/sperbank/perbankLogin.jsp");
// 創(chuàng)建HttpsURLConnection對象，并設(shè)置其SSLSocketFactory對象
HttpsURLConnection httpsConn = (HttpsURLConnection) myURL.openConnection();
httpsConn.setSSLSocketFactory(ssf);
// 取得該連接的輸入流，以讀取響應(yīng)內(nèi)容
InputStreamReader insr = new InputStreamReader(httpsConn.getInputStream());
// 讀取服務(wù)器的響應(yīng)內(nèi)容并顯示
int respInt = insr.read();
while (respInt != -1) {
System.out.print((char) respInt);
respInt = insr.read();
}
對于以上兩種實現(xiàn)方式，各有各的優(yōu)點，第一種方式不會破壞JSSE的安全性，但是要手工導(dǎo)入證書，如果服務(wù)器很多，那每臺服務(wù)器的JRE都必須做相同的操作；第二種方式靈活性更高，但是要小心實現(xiàn)，否則可能會留下安全隱患；
參考文獻：
http://baike.baidu.com/view/14121.htm
http://zh.wikipedia.org/wiki/RSA%E7%AE%97%E6%B3%95
http://blog.csdn.net/sfdev/article/details/2957240
http://blog.csdn.net/cyberexp2008/article/details/6695691