Node.js tls模块使用OpenSSL实现TLS/SSL安全通讯－－构建TLS服务器

作者: nieloveding2009 发布日期: 2015-09-06 17:16 阅读: 1426


在Node.js中，tls模块使用OpenSSL来提供TLS/SSL，实现加密过的流通讯。TLS/SSL会在传输层上对网络连接进行加密，防止传输数据被窃听和篡改。tls模块创建的TLS服务器和客户端与net模块相似，但对方法进行了扩展，如：对公钥、私钥和证书的设置等。

  1. 初始化服务器

  2. 监听连接

  3. 与客户端交互数据

  4. 断开连接

  5. 运行服务端


tls.Server继承自net.Server，二者在功能上比较相似。但tls.Server创建服务器时，使用的是安全连接。

1. 初始化服务器

初始化服务器可以使用构造函数tls.Server或工厂方法tls.createServer。与创始TCP服务器不同，创建TLS服务器时，需要传服务器私钥和证书等文件。

var tls = require('tls');
var fs = require('fs');

//使用服务端私钥和证书创建服务器
var options = {
    key: fs.readFileSync('./ssl/itbilu-key.pem'),
    cert: fs.readFileSync('./ssl/itbilu-cert.pem'),
    requestCert: true,
    // 可接收的客户端自签名证书认证
    ca: [ fs.readFileSync('./ssl/client-cert.pem') ]
};
//使用pfx或p12文件创建
/*
var options = {
    pfx: fs.readFileSync('./ssl/itbilu.pfx')
};
*/

var server = tls.createServer(options);

在以上示例中，分别从PEM私钥和pfx证书创建了TLS服务端，创建TLS服务端详细参数如下：

tls.createServer(options[, secureConnectionListener])

创建一个新的tls.Server。参数connectionListener会自动设置为secureConnection 事件的监听器，也可以创建服务器后单独添加对该事件的监听。

  • pfx：包含私钥、证书和服务器的CA证书（PFX 或 PKCS12 格式）字符串或缓存Buffer。（key, cert 和 ca互斥）。

  • key：包含服务器私钥（PEM 格式）字符串或缓存Buffer。（可以是keys的数组）（必传）。

  • passphrase：私钥或pfx的密码字符串

  • cert：包含服务器证书key（PEM 格式）字符串或缓存Buffer。（可以是certs的数组）（必传）。

  • ca：信任的证书（PEM 格式）的字符串/缓存数组，用来授权连接。如果忽略这个参数，将会使用"root" CAs，如 ：VeriSign。

  • crl：不是PEM编码CRLs（Certificate Revocation List，证书撤销列表）的字符串就是字符串列表

  • ciphers：要使用或排除的密码（cipher）字符串

  • ecdhCurve：是否包含ECDH秘钥，或false禁用ECDH。 默认prime256v1，更多可参考 RFC 4492 。

  • dhparam：DH参数文件，用于DHE秘钥。使用 openssl dhparam命令来创建。如果加载文件失败，该参数会被抛弃。

  • handshakeTimeout: 握手超时时长，如果SSL/TLS握手事件超过这个参数，会断开连接。超时后，tls.Server 对象会触发 'clientError' 事件。默认是 120 秒。

  • honorCipherOrder：当选择一个密码（cipher）时，使用服务器配置。

    该参数默认不可用，配合ciphers参数连接使用，可减轻 BEAST 攻击。

  • requestCert：如果设为 true，服务器会要求连接的客户端发送证书，并尝试验证证书。默认：false。

  • rejectUnauthorized：如果为true，服务器将会拒绝不在 CAs 授权列表内的连接。仅 requestCert参数为true时这个参数才有效。默认：false。

  • checkServerIdentity(servername, cert)：提供一个重写的方法来检查证书对应的主机名。如果验证失败，返回error；如果验证通过，返回undefined。

  • NPNProtocols：一个包含NPN协议的Buffer数组（协议需按优先级排序）。

  • SNICallback(servername, cb)：如果客户端支持SNI TLS扩展会调用这个方法。该方法接受2个参数：servername和cb。SNICallback回调函数格式为cb(null, ctx)，其中ctx 是SecureContext实例（可以用tls.createSecureContext(...) 来获取相应的 SecureContext上下文）。如果 SNICallback 没有提供，将会使用高级的 API（参见下文）.

  • sessionTimeout：整数，设定了服务器创建TLS会话标示符（TLS session identifiers）和TLS会话凭证（TLS session tickets）后的超时时间（单位：秒）。更多请参考：SSL_CTX_set_timeout。

  • ticketKeys：一个 48 字节的 Buffer 实例。由 16 字节的前缀，16 字节的hmac key，16 字节的AES key组成。可用来接受 tls 服务器实例上的 tls会话凭证（tls session tickets）。

    注: 自动在集群cluster进程间共享。

  • sessionIdContext：会话恢复（session resumption）的标示符字符串。如果 requestCert 为 true，则默认值为命令行生成的 MD5 哈希值，否则不提供该参数默认值。

  • secureProtocol：SSL 使用的方法。如：SSLv3_method 强制 SSL 版本为3。可传入的值取决于你所安装的 OpenSSL 中的常量，参考：SSL_METHODS。

  • secureOptions：服务器配置项。例如设置SSL_OP_NO_SSLv3可用禁用 SSLv3 协议。所有可用参数请参考：SSL_CTX_set_options


2. 监听连接

TLS服务器与TCP服务器一样，也需要将其绑定到TCP端口或socket套接字上。下面我们使用端口绑定，更多绑定选项可参考net.Server。

在上面创建TLS服务器时，我们没有传入默认的监听方法，因此需要添加对客户端连接事件的监听。当有TLS客户端连接进入时，tls.Server会发射一个'secureConnection'事件，我们可以通过监听此事件来处理客户端请求。

//添加'secureConnection'事件监听
server.on('secureConnection', function (clientStream){
    console.log('收到了客户端的连接')
});

//将TLS服务器绑定到3333端口上
server.listen(3333);


3. 与客户端交互数据

在'secureConnection'事件的回调函数中，会传入一个tls.TLSSocket对象实例，该实例与net.Socket实例类似。该实例是一个可读写的Stream流，从客户端读取数据或是向客户端发送数据都，是基于对这个Stream的操作。

server.on('secureConnection', function (tlsSocket){
    console.log('收到了客户端的连接')
    //tlsSocket是一个Stream，监听'data'事件可查看客户端数据
    tlsSocket.on('data', function(data){
	console.log('收到客户端数据：%s', data);
    });

    //向客户端写入数据
    tlsSocket.write('Hello client -- from niefengjun.cn')
});


4. 断开连接

调用tls.Server对象的end方法可断开TLS服务器与客户端的连接。与TCP服务器一样，该方法也可以接收一个参数，参数为字符串或缓冲区Buffer，这些数据将在发送完毕后断开连接。

server.on('secureConnection', function (tlsSocket){
    console.log('收到了客户端的连接')
    //tlsSocket是一个Stream，监听'data'事件可查看客户端数据
    tlsSocket.on('data', function(data){
	//客户端发来exit时，将断开服务器与客户端的连接
	if(data.toString().trim().toLowerCase() === 'exit'){
	    server.end('bye ~ ');
	} else {
	    console.log('收到客户端数据：%s', data);
	}
    });

    //向客户端写入数据
    tlsSocket.write('Hello client -- from niefengjun.cn')
});


5. 运行服务端

完整代码整理如下：

var tls = require('tls');
var fs = require('fs');

//使用服务端私钥和证书创建服务器
var options = {
    key: fs.readFileSync('./ssl/itbilu-key.pem'),
    cert: fs.readFileSync('./ssl/itbilu-cert.pem'),
    requestCert: true,
    // 可接收的客户端自签名证书认证
    ca: [ fs.readFileSync('./ssl/client-cert.pem') ]
};
//使用pfx或p12文件创建
/*
var options = {
    pfx: fs.readFileSync('./ssl/itbilu.pfx')
};
*/

var server = tls.createServer(options);

//添加'secureConnection'事件监听
server.on('secureConnection', function (tlsSocket){
    console.log('收到了客户端的连接，该连接：',
        tlsSocket.authorized ? '已认证' : '未认证');
    //tlsSocket是一个Stream，监听'data'事件可查看客户端数据
    tlsSocket.on('data', function(data){
	//客户端发来exit时，将断开服务器与客户端的连接
	if(data.toString().trim().toLowerCase() === 'exit'){
	    tlsSocket.end('bye ~ ');
	} else {
	    console.log('收到客户端数据：%s', data);
	}
    });

    //向客户端写入数据
    tlsSocket.write('Hello client -- from niefengjun.cn')
});

//tls.Server继承自net.Server，所在'connection'事件依然可用
server.on('connection', function (socket){
    console.log('收到非安全连接')
});

//将TLS服务器绑定到3333端口上
server.listen(3333, function() {
    console.log('TLS 服务器已绑定');
});

将以上代码保存运行后，可以通过 openssl s_client来连接服务器测试：

openssl s_client -connect 127.0.0.1:3333