安全傳輸層協(xié)議 TLS，以前稱為 SSL(Secure Sockets Layer) ，由于HTTPS的推出受到了很多人的歡迎。但是正如TLS的名稱 Transport Layer Security 所示的那樣，它實(shí)際上是獨(dú)立于 HTTP，一個(gè)更深入的安全協(xié)議，我們可以將 TLS 視為 TCP 的安全版本，其提供了對(duì) socket 通信進(jìn)行加密和簽名的功能。在我們的日常開發(fā)中，會(huì)將 gRPC 協(xié)議運(yùn)行在TLS之上以確保安全。

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今天我們來(lái)了解一下如何創(chuàng)建一個(gè)通過(guò) TLS 加密的 socket 服務(wù)。

1.TLS socket server

服務(wù)端示例 

func main() {  
  port := flag.String("port", "8360", "listening port")  
  certFile := flag.String("cert", "cert.pem", "certificate PEM file")  
  keyFile := flag.String("key", "key.pem", "key PEM file")  
  flag.Parse()  
  cert, err := tls.LoadX509KeyPair(*certFile, *keyFile)  
  if err != nil {  
    log.Fatal(err)  
  }  
  config := &tls.Config{Certificates: []tls.Certificate{cert}}  
  log.Printf("listening on port %s\n", *port)  
  l, err := tls.Listen("tcp", ":"+*port, config)  
  if err != nil {  
    log.Fatal(err)  
  }  
  defer l.Close()  
  for {  
    conn, err := l.Accept()  
    if err != nil {  
      log.Fatal(err)  
    }  
    log.Printf("accepted connection from %s\n", conn.RemoteAddr())  
    go func(c net.Conn) {  
      io.Copy(c, c)  
      c.Close()  
      log.Printf("closing connection from %s\n", conn.RemoteAddr())  
    }(conn)  
  }  
} 

這個(gè)服務(wù)端程序接受來(lái)自多個(gè)客戶端并發(fā)請(qǐng)求，并向客戶端發(fā)送的所有的鏡像數(shù)據(jù)。和非TLS服務(wù)相比，這里用 tls.Listen 替換了 net.Listen，同時(shí)需要提供一個(gè)可用的 tls.Config，我們可以使用 mkcert 命令來(lái)生成證書和密鑰對(duì)文件。

2.TLS socket client

客戶端示例: 

func main() {  
  port := flag.String("port", "8360", "port to connect")  
  certFile := flag.String("certfile", "cert.pem", "trusted CA certificate") 
  flag.Parse()  
  cert, err := os.ReadFile(*certFile)  
  if err != nil {  
    log.Fatal(err)  
  } 
   certPool := x509.NewCertPool()  
  if ok := certPool.AppendCertsFromPEM(cert); !ok {  
    log.Fatalf("unable to parse cert from %s", *certFile)  
  }  
  config := &tls.Config{RootCAs: certPool}  
  conn, err := tls.Dial("tcp", "localhost:"+*port, config)  
  if err != nil {  
    log.Fatal(err)  
  }  
  _, err = io.WriteString(conn, "Hello simple secure Server\n")  
  if err != nil {  
    log.Fatal("client write error:", err)  
  }  
  if err = conn.CloseWrite(); err != nil {  
    log.Fatal(err)  
  }  
  buf := make([]byte, 256)  
  n, err := conn.Read(buf)  
  if err != nil && err != io.EOF {  
    log.Fatal(err)  
  }  
  fmt.Println("client read:", string(buf[:n]))  
  conn.Close()  
} 

和非 TLS 客戶端相比，我們同樣也只是把 net.Dial 換成 tls.Dial, tls.Config 中填寫的證書可以選擇權(quán)威 ca 頒發(fā)的證書，也可以使用自簽名證書。

3.證書鏈

一般來(lái)說(shuō)，我們將自己生成的 CSR 提交給簽名商，他們用中級(jí)證書機(jī)構(gòu)的私鑰 Private Key 給我們的簽名成證書，Root CA 通過(guò)它的私鑰對(duì)中級(jí)機(jī)構(gòu)提交的CSR進(jìn)行簽名。

證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)是一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)的。比如在驗(yàn)證我們證書X的有效性的時(shí)候，會(huì)一層層的去尋找頒發(fā)者的證書，直到自簽名的根證書，然后通過(guò)相應(yīng)的公鑰再反過(guò)來(lái)驗(yàn)證下一級(jí)的數(shù)字簽名的正確性。直到找到X證書，這就是證書鏈（Certificate Chains）。

我們可以使用以下程序檢查任何服務(wù)器的證書鏈： 

func main() {  
addr := flag.String("addr", "localhost:8360", "dial address")  
flag.Parse()  
cfg := tls.Config{}  
conn, err := tls.Dial("tcp", *addr, &cfg)  
if err != nil {  
log.Fatal("TLS connection failed: " + err.Error())  
}  
defer conn.Close()   
certChain := conn.ConnectionState().PeerCertificates  
for i, cert := range certChain { 
fmt.Println(i)  
fmt.Println("Issuer:", cert.Issuer)  
fmt.Println("Subject:", cert.Subject)  
fmt.Println("Version:", cert.Version)  
fmt.Println("NotAfter:", cert.NotAfter)  
fmt.Println("DNS names:", cert.DNSNames)  
fmt.Println("")  
}  
} 

給定IP地址后，啟動(dòng)程序后會(huì)與服務(wù)器建立一條 TLS 連接，并上報(bào)其使用的證書給服務(wù)端。如果我們使用未處理過(guò)的自簽的證書，TLS 服務(wù)端驗(yàn)證是通不過(guò)的。所以我們需要權(quán)威ca 頒發(fā)的證書，或者使用 mkcert 為我們的服務(wù)器生成證書來(lái)使他生效。

打開終端，執(zhí)行 mkcert 命令： 

➜  kangkai-iri ./mkcert localhost  
➜  kangkai-iri go run tls-socket-server.go -cert localhost.pem -key localhost-key.pem 

新打開一個(gè)終端，運(yùn)行 tls-dial-port:

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

我們看到生成了證書 mkcert。由于 mkcert 將此證書添加到服務(wù)器的系統(tǒng)根存儲(chǔ)中，直接使用 tls.Dial 將信任該證書。