Go代码打通HTTPs

TL;DR 手工创建CA证书链,手写代码打通HTTPs的两端

HTTPs最近是一个重要的话题,同时也是一个有点难懂的话题。所以网上有大量的HTTPs/TLS/SSL的教程。关于这些的原理,这里不做讲解,有兴趣的可以自行搜索。

本文介绍一个自己创建证书,并编写 Go 代码实现 client/server 两端的过程。从实践的角度帮助理解。

构建 CA 证书链 我们首先要创建 client/server 使用的证书。创建证书的方法有很多种:有不怕麻烦,直接通过 openssl 创建的,有通过 cfssl 创建的。这里要介绍的是我认为最简单的一种:tls-gen

tls-gen是一个用 Python 编写的、非常易用的工具。它定义了三种 profile。这里我们选择最简单的一种:一个根证书和一组证书、私钥对。

在 shell 里面执行一下的命令:

  1. git clone https://github.com/michaelklishin/tls-gen
  2. cd tls-gen/basic
  3. make CN=www.mytestdomain.io 就这样,我们就为域名 www.mytestdomain.io 创建了一套证书。观察一下当前路径的内容,我们会发现两个新的目录:testca 和 server。前者里面存放了刚刚创建的根证书 (root CA),后者里面存放了我们之后的服务程序要用的的证书和私钥。
testca/
  cacert.pemserver/
  cert.pem
  key.pem

编写服务 接下来开始写代码。Go 对 TLS 的支持还是比较完备的,也比较简单。以下是服务器端的代码 (server.go):

func HelloServer(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
    w.Header().Set("Content-Type", "text/plain")
    w.Write([]byte("This is an example server.\n"))
}
func main() {
    http.HandleFunc("/hello", HelloServer)
    err := http.ListenAndServeTLS(":1443", "server/cert.pem", "server/key.pem", nil)    
   if err != nil {
        log.Fatal("ListenAndServe: ", err)
    }
}

可以看到我们创建了一个 HTTP 服务,这个服务监听 1443 端口并且只处理一个路径 /hello。然后调用了下面这个函数来监听 1443 端口。注意我们给出了之前创建的服务的证书和私钥 - 这样就保证了HTTP会用加密的方式来传输。

ListenAndServeTLS(addr, certFile, keyFile string, handler Handler)

运行服务程序:

go run server.go

访问HTTPs服务 假定我们的服务程序是运行在本地的。我们先改一下 /etc/hosts 来配置域名解析:

# echo 127.0.0.1 www.mytestdomain.io >> /etc/hosts

我们用以下的代码 (client.go) 来访问服务:

func main() {    client := &http.Client{}
    resp, err := client.Get("https://www.mytestdomain.io:1443/hello")    
    if err != nil {
        panic("failed to connect: " + err.Error())
    }
    content, _ := ioutil.ReadAll(resp.Body)
    s := strings.TrimSpace(string(content))

    fmt.Println(s)
}

运行 go run client.go,只能得到这样的错误:

panic: failed to connect: Get https://www.mytestdomain.io:1443/hello: x509: certificate signed by unknown authorit

这是因为系统不知道如何来处理这个 self signed 证书。

各个 OS 添加根证书的方法是不同的。对于 Linux 系统 (以 Ubuntu 为例) 来说,把证书文件放到相应的目录即可:

# sudo cp testca/cacert.pem /etc/ssl/certs

如果是 macOS,可以用一下的命令:

# sudo security add-trusted-cert -d -r trustRoot -k /Library/Keychains/System.keychain  testca/cacert.pem

上面的方法会把我们手工创建的 root CA 添加到系统所已知的列表里面。这样一来,所有用该 root CA 创建的证书都可以被认证了。

现在我们再次运行刚才那个程就会成功的获得服务端的响应了:

This is an example server.

另一种访问方法 假如只是一个普通的用户,没有 root/sudo 权限,不就无法做上面的操作了吗?这种情况下还有另外一种做法: 把 root CA 放置在代码里面。

在上面的 client.go 里面添加这么几行代码:

func main() {
    roots := x509.NewCertPool()
    ok := roots.AppendCertsFromPEM([]byte(rootPEM))    
    if !ok {        panic("failed to parse root certificate")
    }

    tr := &http.Transport{
        TLSClientConfig: &tls.Config{RootCAs: roots},
    }

    client := &http.Client{Transport: tr}    // ...

其中的 rootPEM 就是 testca/cacert.pem 的内容

var rootPEM = `-----BEGIN CERTIFICATE-----MIIDAjCCAeqgAwIBA
gIJAL2faqa73yLvMA0GCSqGSIb3DQEBCwUAMDExIDAeBgNVBAMMF1RMU0dl
blNlbGZTaWduZWR0Um9vdENBMQ0wCwYDVQQHDAQkJCQkMB4XDTE4MDIwNTA
5Mzc0NVoXDTI4MDIwMzA5Mzc0NVowMTEgMB4GA1UEAwwXVExTR2VuU2VsZl
NpZ25lZHRSb290Q0ExDTALBgNVBAcMBCQkJCQwggEiMA0GCSqGSIb3DQEBA
QUAA4IBDwAwggEKAoIBAQC9eO6Tam4XFDUbK9FAStAg29teYeKtt8WEJvK
GB50xMfXO2pD0StsXhKrspXBYck0FwKIBsTLr97w7dSqa64z3U2V2Borog
FzoEE4JH2sydYGAQqNAqezGx8VZnQVRyZEBifRPebR4WVD5GtXYe+MnSkH
PIgsG0QG0SaiSfMl05dSJHoE9T9Kly9fH6yED88++OYjZZRGKOf2THpQlX
JjF3iwCDLkwz9Z/kjmpK/rR0SEhtanf7bOgGs3OoFmX4DvmFJXoriVUC9jc
j0Z4oX3Ld81XXyd4FJkpKvdKDhYkqcugFgERqdBeRDM+MA38YooKHZh0klL
2EThNXJxM0r1vAgMBAAGjHTAbMAwGA1UdEwQFMAMBAf8wCwYDVR0PBAQDAgE
GMA0GCSqGSIb3DQEBCwUAA4IBAQBEqp0ON1A/pCKFztfKuzdW+9pauE8dl6Ij
3++dt6AqW5QYFLOEFQwoMBOkGChGQDxHkakyaA0DfGe5JntMH0yYyZnr4kfs+
AcY6P+2PfgrgVBqadhR6uAGOBaXDW7dlllqIJJ8NRInA/fTDYXMxBJbFrcj2c
GIYVPvAbrosZ5L/YdAdVM76V8uuk8Hmmy5zRQj+gWt/jDkYWFrp0b6k3FBXvM7
+nhqAIdyMjLioAdYwFpPglGj3xHXS5neWjyUDlAYISNe+PKMERSeDrptyDE+ljz
l77hvvfZD9OPhXbDkAeVU/NaDwHG/G5HDVdNbg/FZ6ueevF34Xuzejm3lrdJm-----E
ND CERTIFICATE-----`

也就是说,我们用准备好的 root CA 的内容产生了一个新的 http transport。

运行一下 go run client.go。成功!

This is an example server.
总结
一对 HTTPs client/server 程序中需要一个共同的 root CA。服务器端需要该 root CA
创建的 CA/私钥对。

这里用的是 Go 语言来实现,其它的语言过程也类似。

原文发布于微信公众号 - Golang语言社区(Golangweb)

原文发表时间:2018-02-22

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