使用Go实现TLSsocketserver

 安全传输层协议 TLS，以前称为 SSL(Secure Sockets Layer) ，由于HTTPS的推出受到了很多人的欢迎。但是正如TLS的名称 Transport Layer Security 所示的那样，它实际上是独立于 HTTP，一个更深入的安全协议，我们可以将 TLS 视为 TCP 的安全版本，其提供了对 socket 通信进行加密和签名的功能。在我们的日常开发中，会将 gRPC 协议运行在TLS之上以确保安全。

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今天我们来了解一下如何创建一个通过 TLS 加密的 socket 服务。

1.TLS socket server

服务端示例

 
 
 
    
  
  
  
  1. func main() { 
    2. 
  
  
  
  2.   port := flag.String("port", "8360", "listening port") 
    3. 
  
  
  
  3.   certFile := flag.String("cert", "cert.pem", "certificate PEM file") 
    4. 
  
  
  
  4.   keyFile := flag.String("key", "key.pem", "key PEM file") 
    5. 
  
  
  
  5.   flag.Parse() 
    6. 
  
  
  
  6.   cert, err := tls.LoadX509KeyPair(*certFile, *keyFile) 
    7. 
  
  
  
  7.   if err != nil { 
    8. 
  
  
  
  8.     log.Fatal(err) 
    9. 
  
  
  
  9.   } 
    10. 
  
  
  
  10.   config := &tls.Config{Certificates: []tls.Certificate{cert}} 
    11. 
  
  
  
  11.   log.Printf("listening on port %s\n", *port) 
    12. 
  
  
  
  12.   l, err := tls.Listen("tcp", ":"+*port, config) 
    13. 
  
  
  
  13.   if err != nil { 
    14. 
  
  
  
  14.     log.Fatal(err) 
    15. 
  
  
  
  15.   } 
    16. 
  
  
  
  16.   defer l.Close() 
    17. 
  
  
  
  17.   for { 
    18. 
  
  
  
  18.     conn, err := l.Accept() 
    19. 
  
  
  
  19.     if err != nil { 
    20. 
  
  
  
  20.       log.Fatal(err) 
    21. 
  
  
  
  21.     } 
    22. 
  
  
  
  22.     log.Printf("accepted connection from %s\n", conn.RemoteAddr()) 
    23. 
  
  
  
  23.     go func(c net.Conn) { 
    24. 
  
  
  
  24.       io.Copy(c, c) 
    25. 
  
  
  
  25.       c.Close() 
    26. 
  
  
  
  26.       log.Printf("closing connection from %s\n", conn.RemoteAddr()) 
    27. 
  
  
  
  27.     }(conn) 
    28. 
  
  
  
  28.   } 
    29. 
  
  
  
  29. }
    30.

这个服务端程序接受来自多个客户端并发请求，并向客户端发送的所有的镜像数据。和非TLS服务相比，这里用 tls.Listen 替换了 net.Listen，同时需要提供一个可用的 tls.Config，我们可以使用 mkcert 命令来生成证书和密钥对文件。

2.TLS socket client

客户端示例:

 
 
 
    
  
  
  
  1. func main() { 
    2. 
  
  
  
  2.   port := flag.String("port", "8360", "port to connect") 
    3. 
  
  
  
  3.   certFile := flag.String("certfile", "cert.pem", "trusted CA certificate")
    4. 
  
  
  
  4.   flag.Parse() 
    5. 
  
  
  
  5.   cert, err := os.ReadFile(*certFile) 
    6. 
  
  
  
  6.   if err != nil { 
    7. 
  
  
  
  7.     log.Fatal(err) 
    8. 
  
  
  
  8.   }
    9. 
  
  
  
  9.    certPool := x509.NewCertPool() 
    10. 
  
  
  
  10.   if ok := certPool.AppendCertsFromPEM(cert); !ok { 
    11. 
  
  
  
  11.     log.Fatalf("unable to parse cert from %s", *certFile) 
    12. 
  
  
  
  12.   } 
    13. 
  
  
  
  13.   config := &tls.Config{RootCAs: certPool} 
    14. 
  
  
  
  14.   conn, err := tls.Dial("tcp", "localhost:"+*port, config) 
    15. 
  
  
  
  15.   if err != nil { 
    16. 
  
  
  
  16.     log.Fatal(err) 
    17. 
  
  
  
  17.   } 
    18. 
  
  
  
  18.   _, err = io.WriteString(conn, "Hello simple secure Server\n") 
    19. 
  
  
  
  19.   if err != nil { 
    20. 
  
  
  
  20.     log.Fatal("client write error:", err) 
    21. 
  
  
  
  21.   } 
    22. 
  
  
  
  22.   if err = conn.CloseWrite(); err != nil { 
    23. 
  
  
  
  23.     log.Fatal(err) 
    24. 
  
  
  
  24.   } 
    25. 
  
  
  
  25.   buf := make([]byte, 256) 
    26. 
  
  
  
  26.   n, err := conn.Read(buf) 
    27. 
  
  
  
  27.   if err != nil && err != io.EOF { 
    28. 
  
  
  
  28.     log.Fatal(err) 
    29. 
  
  
  
  29.   } 
    30. 
  
  
  
  30.   fmt.Println("client read:", string(buf[:n])) 
    31. 
  
  
  
  31.   conn.Close() 
    32. 
  
  
  
  32. }
    33.

和非 TLS 客户端相比，我们同样也只是把 net.Dial 换成 tls.Dial, tls.Config 中填写的证书可以选择权威 ca 颁发的证书，也可以使用自签名证书。

3.证书链

一般来说，我们将自己生成的 CSR 提交给签名商，他们用中级证书机构的私钥 Private Key 给我们的签名成证书，Root CA 通过它的私钥对中级机构提交的CSR进行签名。

证书颁发机构是一个树形结构的。比如在验证我们证书X的有效性的时候，会一层层的去寻找颁发者的证书，直到自签名的根证书，然后通过相应的公钥再反过来验证下一级的数字签名的正确性。直到找到X证书，这就是证书链（Certificate Chains）。

我们可以使用以下程序检查任何服务器的证书链：

 
 
 
    
  
  
  
  1. func main() { 
    2. 
  
  
  
  2. addr := flag.String("addr", "localhost:8360", "dial address") 
    3. 
  
  
  
  3. flag.Parse() 
    4. 
  
  
  
  4. cfg := tls.Config{} 
    5. 
  
  
  
  5. conn, err := tls.Dial("tcp", *addr, &cfg) 
    6. 
  
  
  
  6. if err != nil { 
    7. 
  
  
  
  7. log.Fatal("TLS connection failed: " + err.Error()) 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9. 
  
  
  
  9. defer conn.Close()  
    10. 
  
  
  
  10. certChain := conn.ConnectionState().PeerCertificates 
    11. 
  
  
  
  11. for i, cert := range certChain {
    12. 
  
  
  
  12. fmt.Println(i) 
    13. 
  
  
  
  13. fmt.Println("Issuer:", cert.Issuer) 
    14. 
  
  
  
  14. fmt.Println("Subject:", cert.Subject) 
    15. 
  
  
  
  15. fmt.Println("Version:", cert.Version) 
    16. 
  
  
  
  16. fmt.Println("NotAfter:", cert.NotAfter) 
    17. 
  
  
  
  17. fmt.Println("DNS names:", cert.DNSNames) 
    18. 
  
  
  
  18. fmt.Println("") 
    19. 
  
  
  
  19. } 
    20. 
  
  
  
  20. }
    21.

给定IP地址后，启动程序后会与服务器建立一条 TLS 连接，并上报其使用的证书给服务端。如果我们使用未处理过的自签的证书，TLS 服务端验证是通不过的。所以我们需要权威ca 颁发的证书，或者使用 mkcert 为我们的服务器生成证书来使他生效。

打开终端，执行 mkcert 命令：

 
 
 
    
  
  
  
  1.   kangkai-iri ./mkcert localhost 
    2. 
  
  
  
  2.   kangkai-iri go run tls-socket-server.go -cert localhost.pem -key localhost-key.pem
    3.

新打开一个终端，运行 tls-dial-port:

 
 
 
    
  
  
  
  1.   kangkai-iri go run tls-dial-port.go -addr localhost:4040
    2.

我们看到生成了证书 mkcert。由于 mkcert 将此证书添加到服务器的系统根存储中，直接使用 tls.Dial 将信任该证书。

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