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1 簡介

HTTP 是不安全的，我們需要給它套上 SSL ，讓它變成 HTTPS 。本文章將用實例介紹 Springboot 整合 HTTPS 。

2 密碼學基礎

要談 https 就要談 Security ，自然就要談安全；談及安全，就必然涉及密碼學的一些知識。

2.1 密碼體制

要建立一個密碼體制，需要由五個空間組成，分別是：

  • 明文M：加密前或解密後的信息；

  • 密文C：明文加密後的信息；

  • 密鑰K：由加密密鑰和解密密鑰組成；

  • 加密E：從明文到密文的變換；

  • 解密D：從密文到明文的變換。

如圖所示：

2.2 兩種加密方式

2.2.1 對稱加密

對稱加密，或者也叫單鑰加密，是指加密密鑰和解密密鑰相同（或者容易由一個計算出另一個）的加密方式。 對稱加密的主要優勢是：加密、解密運算速度快，效率高； 侷限性：密鑰分發複雜，密鑰管理困難，保密通信系統開放性差，數字簽名； 代表算法：DES算法、AES算法；

舉個小例子：

明文爲48，加密算法f(x)=8x+71，
則密文C=8*48+71=455
則解密算法爲f(x)=(x-71)/8;
則解密後的明文M=(455-71)/8=48；

2.2.2 非對稱加密

非對稱加密是指加密和解密分別使用不同的密鑰，並且不能由加密密鑰推導出解密密鑰的加密方式。 主要優勢：密鑰分配簡單，便於管理，系統開放性好，可以實現數字簽名； 侷限性：加密、解密運算效率較低； 代表算法：RSA算法、ECC算法；

舉個大例子：

步驟如下：
Step Description Formula Note
1 找出兩個質數 P、Q
2 計算公共模數 N=P*Q
3 計算歐拉函數 φ(N) = (P-1)(Q-1)
4 計算公鑰E 1 < E < φ(N) E的取值必須是整數 E 和 φ(N) 必須是互質數
5 計算私鑰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，公鑰＝(E , N) ，私鑰＝(D, N)，對外，我們只暴露公鑰。 
1.找出兩個質數
隨便找兩個質數，我們找P=5，Q=11。

2.計算公共模數
公共模數N=P*Q=5*11=55

3.計算歐拉函數
φ(N) = (P-1)(Q-1)=4*10=40

4.計算公鑰E
1 < E < φ(N)，我們取E=13

5.計算私鑰D
(13*D)%40=1，則取D=37

6.加密
假設要傳輸的明文爲8，使用公鑰(E,N)=(13,55)加密
通過公式C ＝ M^E mod N=8^13%55=28

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


另外，我們可以用私鑰加密，公鑰解密，
如明文爲2，則用私鑰(37,55)加密密文C=(2^37)%55=7
用公鑰(13,55)解密M=(7^13)%55=2。
至此，整個非對稱加密過程演示了一遍，希望大家能理解，特別是非對稱加密，因爲 HTTPS 使用的是非對稱加密。實際的使用算法更復雜，密鑰長度會更大。

2.3 證書

要使用SSL，需要有證書，這個證書文件是包含公鑰密鑰，也就是非對稱加密中要使用的。 獲取證書有兩種方式：
  • 從**CA(Certificate Authority)**機構獲取，即客戶端會認可的證書，具有公信力；有免費也有收費的，收費的比較穩定比較安全。
  • 自簽證書，自己製作證書，一般用於測試，瀏覽器不承認。
爲方便起見，在本次實例中使用自簽證書，兩種證書整合過程並無差異。

3 Springboot整合HTTPS

3.1 先讓Web跑起來

作爲一個Web應用，我們先讓它跑起來，然後再整合 https 。 （1）引入Web依賴： 
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
（2）配置端口： 
server.port=80
（3）實現 Contrlloer ： 
@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Welcome to www.pkslow.com";
    }
}
完成上面工作後，啓動應用即可。 訪問 http://localhost/hello 得到下面結果，說明整個Web應用起來了。

3.2 生成密鑰文件jks

通過命令行生成密鑰文件如下： 
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
命令行重要參數的意義：

  • alias ：密鑰別名，可以隨便起，不衝突就行；

  • keyalg ：加密算法；

  • keysize ：密鑰長度，2048基本就不可能破解了；

  • keystore ：keystore的文件名；

  • dname ：這個很關鍵，特別是 CN= 後面要按正確的域名來寫；

  • validity ：cert的有效期；

執行完以上命令後，就會生成 localhost.jks 文件，把該文件放到 classpath 下即可，當然也可以放到其它位置，配置文件指定正確即可。

3.3 重新配置並重啓

按照實際情況重新配置 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
重啓後訪問如下： 發現有紅色警告，因爲這是自簽名的 cert ，並不被 Chrome 所認可，所以會校驗失敗。以前的 Chrome 版本只是警告，但還是可以訪問的，現在新版本的已經不能訪問了。 通過 Postman 來訪問便可：

3.4 使用PKS12格式

如果想使用 PKCS12 替換 JKS ，命令和配置可以參考下面： 生成密鑰： 
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

總結

本文簡單介紹了一些密碼學的基礎和如何通過 Springboot 整合 HTTPS 。本文詳細代碼可在 南瓜慢說 公衆號回覆< SpringbootSSLBasic >獲取。 其實， SSL 非常複雜，知識點非常多。後續文章會繼續介紹密鑰工具、重定向、 Reactive 整合、雙向驗證等。 歡迎關注 南瓜慢說 ，精彩繼續~ 歡迎訪問 南瓜慢說 www.pkslow.com 獲取更多精彩文章！ 歡迎關注微信公衆號< 南瓜慢說 >，將持續爲你更新...

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