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：

spring controller 重定向到新URL_Web

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：

  • 从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。

spring controller 重定向到新URL_非对称加密_02

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：

spring controller 重定向到新URL_非对称加密_03

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：

spring controller 重定向到新URL_非对称加密_04

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。

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。