SSL/TLS 配置

下列說明將使用變量名 $CATALINA_BASE 來表示多數(shù)相對路徑所基于的基本目錄。如果沒有為 Tomcat 多個實例設(shè)置 CATALINA_BASE 目錄，則 $CATALINA_BASE 就會設(shè)定為 $CATALINA_HOME 的值，也就是你安裝 Tomcat 的目錄。

在 Tomcat 中安裝并配置 SSL/TLS 支持，只需遵循下列幾步即可。詳細信息可參看文檔后續(xù)介紹。

1. 創(chuàng)建一個 keystore 文件保存服務(wù)器的私有密鑰和自簽名證書：

Windows：

"%JAVA_HOME%\bin\keytool" -genkey -alias tomcat -keyalg RSA

UNIX：

$JAVA_HOME/bin/keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA

2. 指定密碼為“changeit”。
3. 取消對 $CATALINA_BASE/conf/server.xml 中 “SSL HTTP/1.1 Connector” 一項的注釋狀態(tài)。按照下文中配置一節(jié)所描述的方式進行修改。

SSL/TLS 簡介

安全傳輸層協(xié)議（TLS）與其前輩加密套接字（SSL）都是用于保證 Web 瀏覽器與 Web 服務(wù)器通過安全連接進行通信的技術(shù)。利用這些技術(shù)，我們所要傳送的數(shù)據(jù)會在一端進行加密，傳輸?shù)搅硪欢撕笤龠M行解密（在處理數(shù)據(jù)之前）。這是一種雙向的操作，服務(wù)器和瀏覽器都能在發(fā)送數(shù)據(jù)前對它們進行加密處理。

SSL/TLS 協(xié)議的另一個重要方面是認證。當(dāng)我們初始通過安全連接與 Web 服務(wù)器進行通信時，服務(wù)器將提供給 Web 瀏覽器一組“證書”形式的憑證，用來證明站點的歸屬方以及站點的具體聲明。某些情況下，服務(wù)器也會請求瀏覽器出示證書，來證明作為操作者的“你”所宣稱的身份是否屬實。這種證書叫做“客戶端證書”，但事實上它更多地用于 B2B（企業(yè)對企業(yè)電子商務(wù)）的交易中，而并非針對個人用戶。大多數(shù)啟用了 SSL 協(xié)議的 Web 服務(wù)器都不需要客戶端認證。

SSL/TLS 與 Tomcat

一定要注意的是，通常只有當(dāng) Tomcat 是獨立運行的 Web 服務(wù)器時，才有必要去配置 Tomcat 以便利用加密套接字。具體細節(jié)可參看 Security Considerations Document。當(dāng) Tomcat 以 Servlet/JSP 容器的形式在其他 Web 服務(wù)器（比如 Apache 或 Microsoft IIS）背后運行時，通常需要配置的是主 Web 服務(wù)器，用主服務(wù)器來處理與用戶的 SSL 連接。主服務(wù)器一般會利用所有的 SSL 相關(guān)功能，將任何只有 Tomcat 才能處理的請求進行解密后再傳給 Tomcat。同樣，Tomcat 會返回明文形式的響應(yīng)，這些響應(yīng)在被傳輸?shù)接脩魹g覽器之前會被主服務(wù)器進行加密處理。在這種情境下，Tomcat 知道主服務(wù)器與客戶端的所有通信都是通過安全連接進行的（因為應(yīng)用要求），但 Tomcat 自身無法參與到加密與解密的過程中。

證書

為了實現(xiàn) SSL，Web 服務(wù)器必須對每一個接受安全連接的外部接口（IP 地址）配備相應(yīng)的證書。這種設(shè)計方式的理論在于，服務(wù)器必須提供某種可信的保證（尤其對于接收敏感信息而言），保證它的擁有者是你所認為的角色。限于本章篇幅，不再贅述關(guān)于證書的詳細解釋，只需要把它認為成是一種 IP 地址的“數(shù)字駕照”即可。它聲明了與站點相關(guān)的組織，以及一些關(guān)于站點擁有者或管理者的基本聯(lián)系信息。

這種“數(shù)字駕照”的持有者對其進行了加密簽名，從而使得它極難偽造。對于參與電子商務(wù)的站點或者其他一些身份驗證顯得非常重要的商業(yè)交易來說，證書通常都是從一些比較權(quán)威公正的 CA （ Certificate Authority，認證機構(gòu)）購買的，比較知名的 CA 有 VeriSign 、Thawte 等。這些證書可經(jīng)電子驗證。實際上，CA 會保證所頒發(fā)證書的真實性，所以你完全可以放心。

不過，在很多情況下，驗證并不是問題的關(guān)鍵。管理員可能只想保證服務(wù)器所傳輸與接收的數(shù)據(jù)是秘密的，不會被某些人通過連接來竊取。幸運的是，Java 提供了一個簡單的命令行工具：keytool。它能輕松創(chuàng)建一個“自簽名”的證書，這種自簽名證書是由用戶生成的一種證書，未經(jīng)任何知名 CA 給予官方保證，因此它的真實性也無法確定。再說一次，是否認證，完全根據(jù)你的需求。

運行 SSL 通常需要注意的一些內(nèi)容

當(dāng)用戶首次訪問你站點上的安全頁面時，頁面通常會提供給他一個對話框，包含證書相關(guān)細節(jié)（比如組織及聯(lián)系方式等），并且詢問他是否愿意承認該證書為有效證書，然后再進行下一步的事務(wù)。一些瀏覽器可能會提供一個選項，允許永遠承認給出的證書的有效性，這樣就不會在用戶每次訪問站點時打擾他們了。但有些瀏覽器不會提供這種選項。一旦用戶承認了證書的有效性，那么在整個的瀏覽器會話期間，證書都被認為是有效的。

雖然 SSL 協(xié)議的意圖是盡可能有助于提供安全且高效的連接，但從性能角度來考慮，加密與解密是非茶館耗費計算資源的，因此將整個 Web 應(yīng)用都運行在 SSL 協(xié)議下是完全沒有必要的，開發(fā)者需要挑選需要安全連接的頁面。對于一個相當(dāng)繁忙的網(wǎng)站來說，通常只會在特定頁面上使用 SSL 協(xié)議，也就是可能交換敏感信息的頁面，比如：登錄頁面、個人信息頁面、購物車結(jié)賬頁面（可能會輸入信用卡信息），等等。應(yīng)用中的任何一個頁面都可以通過加密套接字來請求訪問，只需將頁面地址的前綴 http: 換成 https: 即可。絕對需要安全連接的頁面應(yīng)該檢查該頁面請求所關(guān)聯(lián)的協(xié)議類型，如果發(fā)現(xiàn)沒有指定 https:，則采取適當(dāng)行為。

最后，在安全連接上使用基于名稱的虛擬主機可能會造成一定的問題。這正是 SSL 協(xié)議的局限。SSL 握手過程，即客戶端瀏覽器接收服務(wù)器證書，必須發(fā)生在 HTTP 請求被訪問前。因此包含虛擬主機名稱的請求信息不能先于認證而確定，也不可能為單個 IP 地址指定多個證書。如果單個 IP 地址的所有虛擬主機都需要利用同樣證書來認證的話，那么多個虛擬主機不應(yīng)該干涉服務(wù)器通常的 SSL 操作。但是要注意一點，多數(shù)客戶端瀏覽器會將服務(wù)器域名與證書中的多個域名（如果存在的話，）進行對比，如果域名出現(xiàn)不匹配，則瀏覽器會向用戶顯示警告信息。一般來說，生產(chǎn)環(huán)境中，通常只有使用基于地址的虛擬主機利用 SSL。

配置

1. 準(zhǔn)備證書密鑰存儲庫

Tomcat 目前只能操作 JKS、PKCS11、PKCS12 格式的密鑰存儲庫。JKS 是 Java 標(biāo)準(zhǔn)的“Java 密鑰存儲庫”格式，是通過 keytool 命令行工具創(chuàng)建的。該工具包含在 JDK 中。PKCS12 格式一種互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以通過 OpenSSL 和 Microsoft 的 Key-Manager 來。

密鑰存儲庫中的每一項都通過一個別名字符串來標(biāo)識。盡管許多密碼存儲庫實現(xiàn)都在處理別名時不區(qū)分大小寫，但區(qū)分大小寫的實現(xiàn)也是允許的。比如，PKCS11 規(guī)范需要別名是區(qū)分大小寫的。為了避免別名大小寫敏感的問題，不建議使用只有大小寫不同的別名。

為了將現(xiàn)有的證書導(dǎo)入 JKS 密碼存儲庫，請查閱關(guān)于 keytool 的相關(guān)文檔（位于 JDK 文檔包里）。注意，OpenSSL 經(jīng)常會在密碼前加上易于理解的注釋，但 keytool 并不支持這一點。所以如果證書里的密碼數(shù)據(jù)前面有注釋的話，在利用 keytool 導(dǎo)入證書前，一定要清除它們。

要想把一個已有的由你自己的 CA 所簽名的證書導(dǎo)入使用 OpenSSL 的 PKCS12 密碼存儲庫，應(yīng)該執(zhí)行如下命令：

openssl pkcs12 -export -in mycert.crt -inkey mykey.key
                       -out mycert.p12 -name tomcat -CAfile myCA.crt
                       -caname root -chain  

更復(fù)雜的實例，請參考 OpenSSL 文檔的相關(guān)內(nèi)容。

下面這個實例展示的是如何利用終端命令行，從零開始創(chuàng)建一個新的 JKS 密碼存儲庫，該密碼庫包含一個自簽名的證書。

Windows：

"%JAVA_HOME%\bin\keytool" -genkey -alias tomcat -keyalg RSA

Unix：

$JAVA_HOME/bin/keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA

（RSA 算法應(yīng)該作為首選的安全算法，這同樣也能保證與其他服務(wù)器和組件的大體的兼容性。）

該命令將在用戶的主目錄下創(chuàng)建一個新文件：.keystore。要想指定一個不同的位置或文件名，可以在上述的 keytool 命令上添加 -keystore 參數(shù)，后跟到達 keystore 文件的完整路徑名。你還需要把這個新位置指定到 server.xml 配置文件上，見后文介紹。例如：

Windows：

"%JAVA_HOME%\bin\keytool" -genkey -alias tomcat -keyalg RSA
  -keystore \path\to\my\keystore

Unix：

$JAVA_HOME/bin/keytool -genkey -alias?tomcat -keyalg RSA ?

??-keystore /path/to/my/keystore 

執(zhí)行該命令后，首先會提示你提供 keystore 的密碼。Tomcat 默認使用的密碼是 changeit（全部字母都小寫），當(dāng)然你可以指定一個自定義密碼（如果你愿意）。同樣，你也需要將這個自定義密碼在 server.xml 配置文件內(nèi)進行指定，稍后再予以詳述。

接下來會提示關(guān)于證書的一般信息，比如組織、聯(lián)系人名稱，等等。當(dāng)用戶試圖在你的應(yīng)用中訪問一個安全頁面時，該信息會顯示給用戶，所以一定要確保所提供的信息與用戶所期望看到的內(nèi)容保持一致。

最后，還需要輸入密鑰密碼（key password），這個密碼是這一證書（而不是存儲在同一密碼存儲庫文件中的其他證書）的專有密碼。keytool 提示會告訴你，如果按下回車鍵，則自動使用密碼存儲庫 keystore 的密碼。當(dāng)然，除了這個密碼，你也可以自定義自己的密碼。如果選擇自定義密碼，那么不要忘了在 server.xml 配置文件中指定這一密碼。

如果操作全部正常，我們現(xiàn)在就會得到一個服務(wù)器能使用的有證書的密碼存儲庫文件。

2. 編輯 Tomcat 配置文件

Tomcat 能夠使用兩種 SSL 實現(xiàn)：

• JSSE 實現(xiàn)，它是Java 運行時（從 1.4 版本起）的一部分。
• APR 實現(xiàn)，默認使用 OpenSSL 引擎。

詳細的配置信息依賴于所用的實現(xiàn)方式。如果通過指定通用的 protocol="HTTP/1.1" 來配置連接起，那么就會自動選擇 Tomcat 所要用到的實現(xiàn)方式。如果安裝使用的是 APR（比如你安裝了 Tomcat 的原生庫），那么它將使用 APR 的 SSL 實現(xiàn)，否則就將使用 Java 所提供的 JSSE 實現(xiàn)。

由于這兩種 SSL 實現(xiàn)在 SSL 支持的配置屬性上有很大差異，所以強烈建議不要自動選擇實現(xiàn)方式。選擇實現(xiàn)應(yīng)該采取這種方式：在連接器的 protocol 屬性中，通過指定類名來確立實現(xiàn)方式。

定義 Java（JSSE）連接器，不管 APR 庫是否已經(jīng)加載，都可以使用下列方式：

<!-- Define a HTTP/1.1 Connector on port 8443, JSSE NIO implementation --><Connector protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
           port="8443" .../>
<!-- Define a HTTP/1.1 Connector on port 8443, JSSE NIO2 implementation --><Connector protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Nio2Protocol"
           port="8443" .../>
<!-- Define a HTTP/1.1 Connector on port 8443, JSSE BIO implementation --><Connector protocol="org.apache.coyote.http11.Http11Protocol"
           port="8443" .../>

另一種方法，指定 APR 連接器（APR 庫必須可用），則使用：

<!-- Define a HTTP/1.1 Connector on port 8443, APR implementation --><Connector protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"
           port="8443" .../>

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener"
          SSLEngine="someengine" SSLRandomSeed="somedevice" />

默認值為：

<Listener className="org.apache.catalina.core.AprLifecycleListener"
          SSLEngine="on" SSLRandomSeed="builtin" />

所以要想使用 APR 實現(xiàn)，一定要確保 SSLEngine 屬性值不能為 off。該屬性值默認為 on，如果指定的是其他值，它也會成為一個有效的引擎名稱。

SSLRandomSeed 屬性指定了一個熵源。生產(chǎn)系統(tǒng)需要可靠的熵源，但熵可能需要大量時間來采集，因此測試系統(tǒng)會使用非阻塞的熵源，比如像“/dev/urandom”，從而能夠更快地啟動 Tomcat。

最后一步是在 $CATALINA_BASE/conf/server.xml 中配置連接器，$CATALINA_BASE 表示的是 Tomcat 實例的基本目錄。Tomcat 安裝的默認 server.xml 文件中包含一個用于 SSL 連接器的  元素的范例。為了配置使用 JSSE 的 SSL 連接器，你可能需要清除注釋并按照如下的方式來編輯它。

<!-- Define a SSL Coyote HTTP/1.1 Connector on port 8443 --><Connector
           protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
           port="8443" maxThreads="200"
           scheme="https" secure="true" SSLEnabled="true"
           keystoreFile="${user.home}/.keystore" keystorePass="changeit"
           clientAuth="false" sslProtocol="TLS"/>

APR 連接器會使用很多不同的屬性來設(shè)置 SSL，特別是密鑰和證書。 APR 配置范例如下：

<!-- Define a SSL Coyote HTTP/1.1 Connector on port 8443 --><Connector
           protocol="org.apache.coyote.http11.Http11AprProtocol"
           port="8443" maxThreads="200"
           scheme="https" secure="true" SSLEnabled="true"
           SSLCertificateFile="/usr/local/ssl/server.crt"
           SSLCertificateKeyFile="/usr/local/ssl/server.pem"
           SSLVerifyClient="optional" SSLProtocol="TLSv1+TLSv1.1+TLSv1.2"/>

每個屬性所用的配置信息與選項都是強制的，可查看 HTTP 連接器配置參考文檔中的 SSL 支持部分。一定要確保對所使用的連接器采用正確的屬性。BIO、NIO 以及 NIO2 連接器都使用 JSSE，然而APR以及原生的連接器則使用 APR。

port屬性指的是 Tomcat 用以偵聽安全連接的 TCP/IP 端口號。你可以隨意改變它，比如改成 https 的默認端口號 443。但是在很多操作系統(tǒng)中，在低于 1024 的端口上運行 Tomcat 必須進行一番特殊的配置，限于篇幅，本文檔不再贅述。

如果在這里，你更改了端口號，那么也應(yīng)該在 非 SSL 連接器的 redirectPort 屬性值。從而使 Tomcat 能夠根據(jù) Servlet 規(guī)范，自動對訪問帶有安全限制（指定需要 SSL）頁面的用戶進行重定向。

配置完全部信息后，你應(yīng)該像往常一樣，重新啟動 Tomcat，從而能夠利用 SSL 來訪問任何 Tomcat 所支持的 Web 應(yīng)用了。比如：

https://localhost:8443/

你將看到跟往常一樣的 Tomcat 主頁面（除非你修改了 ROOT 應(yīng)用）。如果出現(xiàn)問題，這樣做沒有任何效果，請看下面的故障排除小節(jié)。

從 CA 處安裝證書

如果想從 CA（比如 verisign.com、thawte.com、trustcenter.de）處獲取并安裝證書，請閱讀之前的內(nèi)容，然后按照下列操作進行：

創(chuàng)建一個本地證書簽名請求（CSR）

為了從選擇的 CA 處獲取證書，必須創(chuàng)建一個證書簽名請求（CSR）。CA 通過 CSR 來創(chuàng)建出一個證書，用來證明你的網(wǎng)站是“安全的”。創(chuàng)建 CSR 的步驟如下：

• 創(chuàng)建一個本地自簽名證書（如前文所述）：

  keytool -genkey -alias tomcat -keyalg RSA
    -keystore <your_keystore_filename>

注意：在某些情況下，為了創(chuàng)建一個能耐生效的證書，你必須在“first- and lastname”字段中輸入網(wǎng)站的域名（比如：`www.myside.org`）。

• 然后利用下列代碼創(chuàng)建 CSR：

 keytool -certreq -keyalg RSA -alias tomcat -file certreq.csr
    -keystore 

現(xiàn)在，我們得到了一個 certreq.csr 的文件，可以把它提交給 CA 了（CA 的網(wǎng)站上應(yīng)有關(guān)于如何提交的文檔），審核通過后就會收到一個證書。

導(dǎo)入證書

接下來可以把證書導(dǎo)入到本地密鑰存儲庫中。首先你需要把鏈證書（Chain Certificate）或根證書（Root Certificate）導(dǎo)入到密鑰存儲庫中。然后繼續(xù)導(dǎo)入證書。

• 從獲得證書的 CA 那里下載鏈證書。如選擇 Verisign.com 的商業(yè)證書，
• 則點擊：http://www.verisign.com/support/install/intermediate.html。
• 如選擇 Verisign.com 的試用證書，則點擊：http://www.verisign.com/support/verisign-intermediate-ca/Trial_Secure_Server_Root/index.html。
• 如選擇 Trustcenter.de，則點擊：http://www.trustcenter.de/certservices/cacerts/en/en.htm#server。
• 如選擇 Thawte.com，則點擊：http://www.thawte.com/certs/trustmap.html。
• 將鏈證書導(dǎo)入密鑰存儲庫：

  keytool -import -alias root -keystore <your_keystore_filename>
    -trustcacerts -file <filename_of_the_chain_certificate>

• 最后導(dǎo)入你的新證書：

  keytool -import -alias tomcat -keystore <your_keystore_filename>
    -file <your_certificate_filename>

疑難排解

以下列出了一些在設(shè)置 SSL 通信時經(jīng)常會遇到的問題及其解決方法：

• 當(dāng) Tomcat 啟動時，出現(xiàn)這樣的異常信息：“ava.io.FileNotFoundException: {some-directory}/{some-file} not found.”
• 這很有可能是因為 Tomcat 無法在指定位置處找到密鑰存儲庫。默認情況下，密鑰存儲庫文件應(yīng)以 .keystore 為后綴，位于用戶的 home 目錄下（也許很你的設(shè)置不同）。如果密鑰存儲庫文件在別處，則需要在 Tomcat 配置文件的  元素中添加一個 keystoreFile 屬性。
• 當(dāng) Tomcat 啟動時，出現(xiàn)這樣的異常信息：“java.io.FileNotFoundException: Keystore was tampered with, or password was incorrect.”
• 假如排除了有人惡意篡改密鑰存儲庫文件的因素，那么出現(xiàn)這樣的異常，最有可能是因為 Tomcat 現(xiàn)在所用的密碼不同于你當(dāng)初創(chuàng)建密鑰存儲庫文件時所用密碼。為了解決這個問題，你可以重新創(chuàng)建密鑰存儲庫文件，或者在 Tomcat 配置文件的  元素中添加或更新一個 keystoreFile 屬性。注意：密碼都是區(qū)分大小寫的。
• 當(dāng) Tomcat 啟動時，出現(xiàn)這樣的異常：“java.net.SocketException: SSL handshake error javax.net.ssl.SSLException: No available certificate or key corresponds to the SSL cipher suites which are enabled.”
• 出現(xiàn)這樣的異常，很有可能是因為 Tomcat 無法在指定的密鑰存儲庫中找到服務(wù)器密鑰的別名。查看一下 Tomcat 配置文件的  元素中所指定的 keystoreFile 和 keyAlias 值是否正確。注意：keyAlias 值可能區(qū)分大小寫。
• 如果出現(xiàn)了其他問題，可以求助 TOMCAT-USER 郵件列表，你可以在該郵件列表內(nèi)找到之前消息的歸檔文件，以及訂閱和取消訂閱的相關(guān)信息。Tomcat 郵件列表的鏈接是：http://tomcat.apache.org/lists.html。

在應(yīng)用中使用 SSL 跟蹤會話

這是一個 Servlet 3.0 規(guī)范中的新功能。由于它將 SSL 會話 ID 關(guān)聯(lián)到物理的客戶端服務(wù)器連接上，所以導(dǎo)致了一些約束與局限：

• Tomcat 必須有一個屬性 isSecure 設(shè)為 true 的連接器。
• 如果 SSL 連接器通過代理或硬件加速器來管理，則它們必須填充 SSL 請求報頭（參見 SSLValve），從而使 SSL 會話 ID 可見于 Tomcat。
• 如果 Tomcat 終止了 SSL 連接，則不可能采用會話重復(fù)，因為 SSL 會話 ID 在兩個端點處都是不一樣的。

為了開啟 SSL 會話跟蹤，只需使用上下文偵聽器將上下文的跟蹤模式設(shè)定為 SSL 即可（如果還開啟了其他跟蹤模式，則會優(yōu)先使用它）。如下所示：

package org.apache.tomcat.example;
import java.util.EnumSet;
import javax.servlet.ServletContext;import javax.servlet.ServletContextEvent;import javax.servlet.ServletContextListener;import javax.servlet.SessionTrackingMode;
public class SessionTrackingModeListener implements ServletContextListener {

    @Override
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent event) {
        // Do nothing
    }

    @Override
    public void contextInitialized(ServletContextEvent event) {
        ServletContext context = event.getServletContext();
        EnumSet modes =
            EnumSet.of(SessionTrackingMode.SSL);

        context.setSessionTrackingModes(modes);
    }

}

注意：SSL 會話跟蹤是針對 BIO、NIO 以及 NIO2 連接器來實現(xiàn)的，目前還沒有針對 APR 連接器的實現(xiàn)。

其他技巧

要想從請求中訪問 SSL 會話 ID，可使用：

String sslID = (String)request.getAttribute("javax.servlet.request.ssl_session_id");

關(guān)于這一方面的其他內(nèi)容，可參看Bugzilla。

為了終止 SSL 會話，可以使用：

// Standard HTTP session invalidation
session.invalidate();
// Invalidate the// Standard HTTP session invalidation
session.invalidate();
// Invalidate the SSL Session
org.apache.tomcat.util.net.SSLSessionManager mgr =
    (org.apache.tomcat.util.net.SSLSessionManager)
    request.getAttribute("javax.servlet.request.ssl_session_mgr");
mgr.invalidateSession();
// Close the connection since the SSL session will be active until the connection// is closed
response.setHeader("Connection", "close"); SSL Session
org.apache.tomcat.util.net.SSLSessionManager mgr =
    (org.apache.tomcat.util.net.SSLSessionManager)
    request.getAttribute("javax.servlet.request.ssl_session_mgr");
mgr.invalidateSession();
// Close the connection since the SSL session will be active until the connection// is closed
response.setHeader("Connection", "close");

注意：由于使用了 SSLSessionManager 類，所以這段代碼是專門針對 Tomcat 的。當(dāng)前只適用于 BIO、NIO 以及 NIO2 連接器，不適合 APR/原生連接器。