Как мне сделать TLS с BouncyCastle?

Question

Кто-нибудь знает о примерах TLS с BouncyCastle? Я был удивлен отсутствием их в Интернете. Если их действительно нет, давайте соберем их как ответы.

Answer 1

Это очень простой пример с аутентификацией только на сервере и самоподписанным сертификатом. Код основан на BC 1.49, в основном облегченном API:

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(SERVER_PORT);
final KeyPair keyPair = ...
final Certificate bcCert = new Certificate(new org.spongycastle.asn1.x509.Certificate[] {
    new X509V3CertificateStrategy().selfSignedCertificateHolder(keyPair).toASN1Structure()}); 
while (true) {
    Socket socket = serverSocket.accept();
    TlsServerProtocol tlsServerProtocol = new TlsServerProtocol(
    socket.getInputStream(), socket.getOutputStream(), secureRandom);
    tlsServerProtocol.accept(new DefaultTlsServer() {
        protected TlsSignerCredentials getRSASignerCredentials() throws IOException {
            return tlsSignerCredentials(context);
        }               
    });      
    new PrintStream(tlsServerProtocol.getOutputStream()).println("Hello TLS");
}

где

private TlsSignerCredentials tlsSignerCredentials(TlsContext context) throws IOException {
    return new DefaultTlsSignerCredentials(context, bcCert,
            PrivateKeyFactory.createKey(keyPair.getPrivate().getEncoded()));                
}

Это код клиента:

Socket socket = new Socket(<server IP>, SERVER_PORT);
TlsClientProtocol tlsClientProtocol = new TlsClientProtocol(    
    socket.getInputStream(), socket.getOutputStream());
tlsClientProtocol.connect(new DefaultTlsClient() {          
    public TlsAuthentication getAuthentication() throws IOException {
        return new ServerOnlyTlsAuthentication() {                  
            public void notifyServerCertificate(Certificate serverCertificate) throws IOException {
                validateCertificate(serverCertificate);
            }
        };
    }
});
String message = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(tlsClientProtocol.getInputStream())).readLine();

Вам необходимо использовать поток ввода и вывода из tlsClient/ServerProtocol для чтения и записи зашифрованных данных (например, tlsClientProtocol.getInputStream()). В противном случае, если вы используете, например, socket.getOutputStream(), вы просто напишите незашифрованные данные.

Как реализовать validateCertificate? Я использую самоподписанные сертификаты. Это означает, что я просто ищу их в хранилище ключей без каких-либо цепочек сертификатов. Вот как я создаю хранилище ключей:

KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
keyStore.load(null, password);
X509Certificate certificate = ...;
keyStore.setCertificateEntry(alias, certificate);

И это проверка:

private void validateCertificate(org.spongycastle.crypto.tls.Certificate cert) throws IOException, CertificateException, KeyStoreException {
    byte[] encoded = cert.getCertificateList()[0].getEncoded();
    java.security.cert.Certificate jsCert = 
        CertificateFactory.getInstance("X.509").generateCertificate(new ByteArrayInputStream(encoded));
    String alias = keyStore.getCertificateAlias(jsCert);
    if(alias == null) {
        throw new IllegalArgumentException("Unknown cert " + jsCert);
    }
}

Что довольно запутанно, так это три разных класса Certificate. Вы должны конвертировать между ними, как показано выше.

Answer 2

Сценарий: наш производственный сервер использует JDK1.6. Однако сервер клиента обновляется для связи только в TLS 1.2. SSL Связь между обоими серверами нарушена. Но мы не можем просто обновить JDK6 до 8 (который поддерживает TLS 1.2 по умолчанию), потому что это вызовет проблему совместимости других библиотек.

В следующем примере кода используются jdk1.6.0_45 и bcprov-jdk15on-153.jar (подписанные JAR-файлы Bouncy Castle) для подключения к любому серверу с использованием TLS.

import java.io.IOException;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;

import org.bouncycastle.crypto.tls.CertificateRequest;
import org.bouncycastle.crypto.tls.DefaultTlsClient;
import org.bouncycastle.crypto.tls.TlsAuthentication;
import org.bouncycastle.crypto.tls.TlsClientProtocol;
import org.bouncycastle.crypto.tls.TlsCredentials;

public class TestHttpClient {
    // Reference: http://boredwookie.net/index.php/blog/how-to-use-bouncy-castle-lightweight-api-s-tlsclient/
    //            bcprov-jdk15on-153.tar\src\org\bouncycastle\crypto\tls\test\TlsClientTest.java
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        java.security.SecureRandom secureRandom = new java.security.SecureRandom();
        Socket socket = new Socket(java.net.InetAddress.getByName("www.google.com"), 443);
        TlsClientProtocol protocol = new TlsClientProtocol(socket.getInputStream(), socket.getOutputStream(),secureRandom);
        DefaultTlsClient client = new DefaultTlsClient() {
            public TlsAuthentication getAuthentication() throws IOException {
                TlsAuthentication auth = new TlsAuthentication() {
                    // Capture the server certificate information!
                    public void notifyServerCertificate(org.bouncycastle.crypto.tls.Certificate serverCertificate) throws IOException {
                    }

                    public TlsCredentials getClientCredentials(CertificateRequest certificateRequest) throws IOException {
                        return null;
                    }
                };
                return auth;
            }
        };
        protocol.connect(client);

        java.io.OutputStream output = protocol.getOutputStream();
        output.write("GET / HTTP/1.1\r\n".getBytes("UTF-8"));
        output.write("Host: www.google.com\r\n".getBytes("UTF-8"));
        output.write("Connection: close\r\n".getBytes("UTF-8")); // So the server will close socket immediately.
        output.write("\r\n".getBytes("UTF-8")); // HTTP1.1 requirement: last line must be empty line.
        output.flush();

        java.io.InputStream input = protocol.getInputStream();
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null)
        {
            System.out.println(line);
        }
    }
}

Пример выходных данных показывает, что JDK 6 может получить страницу сервера в TLS, а не какое-либо исключение SSL:

HTTP/1.1 302 Found
Cache-Control: private
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Location: https://www.google.com.sg/?gfe_rd=cr&ei=WRgeVovGEOTH8Afcx4XYAw
Content-Length: 263
Date: Wed, 14 Oct 2015 08:54:49 GMT
Server: GFE/2.0
Alternate-Protocol: 443:quic,p=1
Alt-Svc: quic="www.google.com:443"; p="1"; ma=600,quic=":443"; p="1"; ma=600
Connection: close

<HTML><HEAD><meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
<TITLE>302 Moved</TITLE></HEAD><BODY>
<H1>302 Moved</H1>
The document has moved
<A HREF="https://www.google.com.sg/?gfe_rd=cr&amp;ei=WRgeVovGEOTH8Afcx4XYAw">here</A>.
</BODY></HTML>

Answer 3

Еще один пример, построенный поверх аутентификации только для сервера: TLS с самозаверяющими сертификатами с аутентификацией клиента (я показываю только измененные части). Это серверная часть:

tlsServerProtocol.accept(new DefaultTlsServer() {
    protected TlsSignerCredentials getRSASignerCredentials() throws IOException {
        return tlsSignerCredentials(context);
    }
    public void notifyClientCertificate(Certificate clientCertificate) throws IOException {
        validateCertificate(clientCertificate);
    }
    public CertificateRequest getCertificateRequest() {
        return new CertificateRequest(new short[] { ClientCertificateType.rsa_sign },  new Vector<Object>());
    }
});        

И это клиентская часть:

tlsClientProtocol.connect(new DefaultTlsClient() {            
    public TlsAuthentication getAuthentication() throws IOException {
        return new TlsAuthentication() {                    
            public void notifyServerCertificate(Certificate serverCertificate) throws IOException {
                validateCertificate(serverCertificate);
            }
            public TlsCredentials getClientCredentials(CertificateRequest certificateRequest) throws IOException {
                return tlsSignerCredentials(context);
            }
        };
    }
});