悠扬随风 发表于 2023-8-8 03:56:50

[golang]使用mTLS双向加密认证http通信

前言

假设一个场景,服务端部署在内网,客户端需要通过暴露在公网的nginx与服务端进行通信。为了避免在公网进行 http 明文通信造成的信息泄露,nginx与客户端之间的通信应当使用 https 协议,并且nginx也要验证客户端的身份,也就是mTLS双向加密认证通信。
这条通信链路有三个角色:服务端、Nginx、客户端。

[*]服务端部署在内网,与nginx使用http通信。
[*]客户端在公网,与nginx使用https通信,且双向加密认证。
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服务端

服务端只使用http,所以这里用gin框架写个简单的示例,返回客户端一些基本的http信息,比如客户端IP、请求方法、host等。
package main

import (
        "log"
        "net/http"
        "time"

        "github.com/gin-gonic/gin"
)

/* 中间件: 获取api处理时长 */
func midElapsed(c *gin.Context) {
        start := time.Now()
        c.Next()
        elapsed := time.Since(start)
        log.Printf("API: %s, elapsed: %s", c.Request.URL.Path, elapsed)
}

/* 处理 GET / 请求 */
func f1(c *gin.Context) {
        // 获取客户端IP
        clientIP := c.ClientIP()

        // 获取请求方法
        method := c.Request.Method

        // 获取协议
        proto := c.Request.Proto

        // 获取host
        host := c.Request.Host

        // 请求Path
        path := c.Request.URL.Path

        log.Printf("客户端IP: %s, 请求方法: %s, 协议: %s, host: %s, path: %s", clientIP, method, proto, host, path)

        // 获取请求头
        headers := c.Request.Header
        for hk, hv := range headers {
                log.Printf("header key: %s, value: %s", hk, hv)
        }

        // 获取名为"mycookie"的cookie
        var cookies []string
        cookie, err := c.Cookie("mycookie")
        if err != nil {
                log.Printf("get cookie error: %s", err)
        } else {
                log.Printf("get cookie : %s", cookie)
                cookies = append(cookies, cookie)
        }

        c.JSON(http.StatusOK, gin.H{
                "clientIP": clientIP,
                "method":   method,
                "proto":    proto,
                "host":   host,
                "headers":headers,
                "cookies":cookies,
                "path":   path,
        })
}

func main() {
        r := gin.Default()
        r.Use(midElapsed) // 全局引用计算耗时的中间件
        r.GET("/", f1)
        r.Run("0.0.0.0:8080")
}生成证书


[*]生成ca根证书。生成过程会要求填写密码、CN、ON、OU等信息,记住密码,填写的信息也要和下一步openssl.cnf文件内容一致。
openssl req -x509 -newkey rsa:4096 -keyout ca.key -out ca.crt -days 3650
[*]新建并编辑文件openssl.cnf文件。req_distinguished_name中内容按需填写,DNS.1要替换成实际域名。

req_extensions = v3_req
distinguished_name = req_distinguished_name
prompt = no


countryName = CN
stateOrProvinceName = Anhui
localityName = Hefei
organizationName = zhangsan
commonName = qw.er.com


subjectAltName = @alt_names


DNS.1 = qw.er.com
[*]生成服务端证书
openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout server.key -out server.csr -subj "/CN=qw.er.com" -config openssl.cnf

# 提示输入ca私钥的密码
openssl x509 -req -in server.csr -out server.crt -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 365 -extensions v3_req -extfile openssl.cnf
[*]生成客户端证书
openssl req -newkey rsa:2048 -nodes -keyout client.key -out client.csr -subj "/CN=qw.er.com" -config openssl.cnf

# 提示输入ca私钥的密码
openssl x509 -req -in client.csr -out client.crt -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -days 365 -extensions v3_req -extfile openssl.cnfNginx配置

nginx反向代理服务端的配置示例如下
server {
    listen 80 ssl;
    server_name qw.er.com;
    ssl_certificate /home/atlas/apps/nginx/certs/qwer/server.crt;
    ssl_certificate_key /home/atlas/apps/nginx/certs/qwer/server.key;
   
    # 校验客户端证书
    ssl_verify_client on;
    ssl_client_certificate /home/atlas/apps/nginx/certs/qwer/ca.crt;
    location / {
      proxy_set_header Host $host;
      proxy_set_header X-real-ip $remote_addr;
      proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
      proxy_pass http://192.168.0.10:8080; # 服务端地址
    }
}客户端

以下示例使用命令行传参的方式,指定tls证书文件和是否使用tls通信。
package main

import (
        "crypto/tls"
        "crypto/x509"
        "flag"
        "io"
        "log"
        "net/http"
        "os"
        "time"
)

var (
        cafile= flag.String("cafile", "ca.crt", "ca 证书文件")
        crtfile = flag.String("crtfile", "client.crt", "客户端tls证书")
        keyfile = flag.String("keyfile", "client.key", "客户端tls私钥")
        url   = flag.String("url", "http://127.0.0.1:8080", "url")
        isTls   = flag.Bool("tls", false, "是否使用tls")
)

func tlsClient(cafile, crtfile, keyfile string) *http.Transport {
        // 加载证书和私钥
        clientCert, err := tls.LoadX509KeyPair(crtfile, keyfile)
        if err != nil {
                log.Fatalf("load key pair error: %s", err)
        }

        // 加载ca证书
        clientCA, err := os.ReadFile(cafile)
        if err != nil {
                log.Fatalf("load ca cert error: %s", err)
        }

        // 创建根证书池并添加ca证书
        caCertPool := x509.NewCertPool()
        caCertPool.AppendCertsFromPEM(clientCA)

        // 创建transport
        tr := &http.Transport{
                TLSClientConfig: &tls.Config{
                        Certificates: []tls.Certificate{clientCert},
                        RootCAs:      caCertPool,
                },
        }

        return tr
}

func main() {
        flag.Parse()

        req, err := http.NewRequest("GET", *url, nil)
        if err != nil {
                log.Fatalf("new request error: %s", err)
        }
        // 自定义HTTP请求头
        req.Header.Set("myheader1", "myheader1value123")
        // 自定义一个cookie对象
        cookie := &http.Cookie{
                Name: "mycookie",
                Value: "mycookievalue",
        }
        req.AddCookie(cookie)

        client := &http.Client{
                Timeout: time.Second * 5,
        }
        if *isTls {
                client.Transport = tlsClient(*cafile, *crtfile, *keyfile)
        }

        resp, err := client.Do(req)
        if err != nil {
                log.Fatalf("get error: %s", err)
        }
        defer resp.Body.Close()

        body, err := io.ReadAll(resp.Body)
        if err != nil {
                log.Fatalf("read error: %s", err)
        }

        log.Printf("body: %+v", string(body))
}Nginx配置

server {
    listen 80 ssl;
    server_name qw.er.com;
    ssl_certificate /home/elifen/apps/nginx/certs/qwer/server.crt;
    ssl_certificate_key /home/elifen/apps/nginx/certs/qwer/server.key;
    ssl_verify_client on;
    ssl_client_certificate /home/elifen/apps/nginx/qwer/ca.crt;
    location / {
      proxy_set_header Host $host;
      proxy_set_header X-real-ip $remote_addr;
      proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
      proxy_pass http://192.168.0.10:8080;
    }
}测试

这里需要先确保qw.er.com能被正常解析到nginx服务器,比如配置hosts文件或dns解析记录。
go run main.go -cafile ./ca.crt -crtfile ./client.crt -keyfile ./client.key -url 'https://qw.er.com:80/' -tls输出示例
2023/08/07 17:34:51 body: {"clientIP":"192.168.0.11","cookies":["mycookievalue"],"headers":{"Accept-Encoding":["gzip"],"Connection":["close"],"Cookie":["mycookie=mycookievalue"],"Myheader1":["myheader1value123"],"User-Agent":["Go-http-client/1.1"],"X-Forwarded-For":["192.168.0.11"],"X-Real-Ip":["192.168.0.11"]},"host":"qw.er.com","method":"GET","path":"/","proto":"HTTP/1.0"}
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