基于自签名证书的网络安全应用--在线安全系统页面展示（初级篇）

基于自签名证书的网络安全应用

要使用自签名证书实现浏览器与服务端之间的通信，本文使用 Python 的 socket 库来创建一个基本的 SSL/TLS 连接。具体实现中需要注意：

1 无安全加密环境中的HTTP协议可以在服务端业务开启时自行定义端口号， 当HTTP 采用SSL/TLS 来建立安全链接时，一般是采用默认的443端口；
2 采用自签名证书时，可能会出现证书不可信任提醒

以下是一个简单的示例代码，演示了如何使用自签名证书进行通信：

import socket
import ssl

# 服务器配置
HOST ='localhost'# 服务器主机名或 IP 地址
PORT =443# 服务器端口号
CERT_FILE ='server.crt'# 服务器证书文件路径
KEY_FILE ='server.key'# 服务器私钥文件路径# 创建 socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 绑定服务器地址和端口
server_socket.bind((HOST, PORT))# 监听连接
server_socket.listen(1)print('等待客户端连接...')# 接受客户端连接
client_socket, client_address = server_socket.accept()print('与客户端建立连接:', client_address)# 加载服务器证书和私钥
ssl_context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLS)
ssl_context.load_cert_chain(certfile=CERT_FILE, keyfile=KEY_FILE)# 创建 SSL/TLS 连接
ssl_socket = ssl_context.wrap_socket(client_socket, server_side=True)# 与客户端进行通信whileTrue:
    data = ssl_socket.recv(1024)ifnot data:breakprint('接收到客户端数据:', data.decode())# 进行响应
    response ='服务器收到消息: '+ data.decode()
    ssl_socket.send(response.encode())# 关闭连接
ssl_socket.close()
server_socket.close()

其中

• HOST: 服务器的主机名或 IP 地址。
• PORT: 服务器的端口号。
• CERT_FILE: 服务器的自签名证书文件路径。
• KEY_FILE: 服务器的私钥文件路径。

确保在服务器端正确生成自签名证书，并将证书文件和私钥文件的路径指定为参数。在客户端浏览器中，手动将自签名证书添加到浏览器的受信任根证书存储中。

一、案例应用

根据上文的描述，我们利用前面文章中介绍的自签名文件生成方法制作了自签名文件，具体见博文：使用OpenSSL生成自签名证书
文件列表如图所示：

服务端源码：

import socket
server=socket.socket()
server.bind(('192.168.5.128',8080))
server.listen(5)
while True:
    conn,addr=server.accept()
    data=conn.recv(1024)
    print(data)
    data=data.decode()
    res=data.split(' ')
    print(res)
    res=res[1]

    conn.send(b'HTTP/1.1 200 ok\r\n\r\n')
    if res=='/index':
        with open(r'/mnt/hgfs/share/index1.html','rb') as f:
            conn.send(f.read())
        conn.send(b'index hello')
    elif res=='/login':

        with open(r'login.html','rb') as f:
            conn.send(f.read())
        conn.send(b'login')
        conn.send(b'hello,no over')
    else:
        conn.send(b'hello')
    conn.close()

运行该服务端后，我们在其他机子上打开浏览器后输入不同的URL可以看到不同的页面展示.

但是以上的数据在网络环境中传输是及其不安全的。目前HTTP环境中一个比较好的应用是采用SSL/TLS建立安全链接，实现数据的安全通信.

基于自签名证书的B/S模式网络安全应用
1 修改服务端代码，加入SSL/TLS安全模块
2 在客户端浏览器中导入自签名证书
3 在客户端中导入域名映射（根据证书的签名情况）

二、 修改服务端代码，加入SSL/TLS安全模块

# from ZMQ@cuc
# date 9/14/23

import ssl
context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLS)  #建立上下文对象
context.load_cert_chain(certfile="scertificate.crt", keyfile="sprivate.key")      #关联安全证书
import socket
server=socket.socket()
server.bind(('192.168.5.128',443))   # 注意端口是443
server.listen(5)
conn,addr=server.accept()
ssl_s=context.wrap_socket(conn,server_side=True)
while True:

    data=ssl_s.recv(1024)
    print(data)
    data=data.decode()
    res=data.split(' ')
    print(res)
    res=res[1]

    ssl_s.send(b'HTTP/1.1 200 ok\r\n\r\n')
    if res=='/index':
        with open(r'/mnt/hgfs/share/index1.html','rb') as f:
            ssl_s.send(f.read())
        ssl_s.send(b'index hello')
    elif res=='/login':

        with open(r'login.html','rb') as f:
            ssl_s.send(f.read())
        ssl_s.send(b'login')
        ssl_s.send(b'hello,no over')
    else:
        ssl_s.send(b'hello')
    ssl_s.close()

三、 把服务器端对应的证书文件导入客户端浏览器中

要将自签名证书导入到客户端的受信任根证书存储中，按照以下步骤进行操作：

在 Windows 操作系统上，方法一：

1. 将服务器证书（.crt 或 .pem 格式）复制到客户端计算机上。
2. 双击证书文件以打开证书视图。
3. 在证书视图中，单击 “安装证书” 按钮。
4. 在证书导入向导中，选择 “将证书存储到计算机”，然后单击 “下一步”。
5. 选择 “受信任的根证书颁发机构” 作为证书存储位置，然后单击 “下一步”。
6. 单击 “浏览”，选择 “受信任的根证书颁发机构” 存储位置，然后单击 “确定”。
7. 单击 “下一步” 完成证书导入过程。
8. 在安全警告对话框中，确认要导入证书，然后单击 “是”。

在 Windows 操作系统上，方法二：

1. 将服务器证书（.crt 或 .pem 格式）复制到客户端计算机上（如c:\）。
2. 使用管理员身份打开win中的cmd
3. 运行命令：certutil -addstore root c:\scertificate.crt 其中(c:\scertificate.crt 是签名文件所在的绝对路径，根据实际文件所在的情况输入)
4. 设置hosts文件，添加映射（寻找hosts文件所在路径-使用cd进入hosts的路径下-执行notepad hosts在文件末尾添加服务器的ip与域名的映射） 图1 寻找hosts文件所在路径图2 进入hosts文件的当前路径图3 使用notepad编辑hosts文件 打开hosts文件后在文件的末尾添加一条 web 服务器所在IP地址和证书中虚拟主机的映射（解决证书中 使用的服务器名称与 IP的映射，因为是内部环境，没有dns转换，所以需要用到hosts文件进行域名重定 向） 如 socket 服务所在的主机为192.168.0.108 证书中的cn为cuc.xjx.com （修改后重启电脑） 则添加的记录为：

在 Linux （ubuntu）操作系统上：

1. 将服务器证书（.crt 或 .pem 格式）复制到客户端计算机上。
2. 打开终端，并使用管理员权限执行以下命令：

cd  切换到服务器证书文件所在的路径下

sudo cp scertificate.crt /usr/local/share/ca-certificates/ #scertificate.crt 也可以使用绝对路径

将服务器证书复制到 `/usr/local/share/ca-certificates/`,该目录存放浏览器所连接的各服务器证书
4. 执行以下命令更新证书存储：

sudo update-ca-certificates

5. 更新完成后，服务器证书将被添加到系统的受信任根证书存储中。

由于证书对应的服务器域名未在客户端设置的DNS中发布，因此在浏览器输入URL：xjx.cuc.com时需要客户端自行转换为IP。所以需要在 Ubuntu 上添加主机映射，修改 hosts 文件步骤：

1. 打开终端：在 Ubuntu 上，打开终端。

2. 切换到超级用户：运行以下命令以切换到超级用户（root）模式：

sudo su

3. 编辑 hosts 文件：运行以下命令来编辑 hosts 文件：

nano /etc/hosts

4. 在 hosts 文件中添加映射：在打开的 hosts 文件中，在文件的末尾或适当的位置，按照以下格式添加主机映射：

<IP 地址> <域名>

例如，如果要将 `example.com` 映射到 IP 地址 `192.168.0.100`，则可以添加以下行：

192.168.0.100 example.com

5. 保存和退出：按下

Ctrl + X

键，然后输入

Y

以保存对 hosts 文件的更改。然后按

Enter

键退出编辑器。

1. 刷新 DNS 缓存（可选）：如果已经访问过这些域名，则可能需要刷新 DNS 缓存以使新的主机映射生效。刷新 DNS 缓存：sudo systemctl restart systemd-resolved### 测试 在启动服务端的前提下，打开浏览器进行测试.(URL中的域名必须和证书制作时输入的-subj 中申明的参数一直）