双向认证，顾名思义，客户端和服务器端都需要验证对方的身份，在建立HTTPS连接的过程中，握手的流程比单向认证多了几步。单向认证的过程，客户端从服务器端下载服务器端公钥证书进行验证，然后建立安全通信通道。双向通信流程，客户端除了需要从服务器端下载服务器的公钥证书进行验证外，还需要把客户端的公钥证书上传到服务器端给服务器端进行验证，等双方都认证通过了，才开始建立安全通信通道进行数据传输。
1. 原理
1.1 单向认证流程
单向认证流程中，服务器端保存着公钥证书和私钥两个文件，整个握手过程如下：
客户端发起建立HTTPS连接请求，将SSL协议版本的信息发送给服务器端。
服务器端将本机的公钥证书（server.crt）发送给客户端。
客户端读取公钥证书（server.crt），取出了服务端公钥。
客户端生成一个随机数（密钥R），用刚才得到的服务器公钥去加密这个随机数形成密文，发送给服务端。
服务端用自己的私钥（server.key）去解密这个密文，得到了密钥R。
服务端和客户端在后续通讯过程中就使用这个密钥R进行通信了。
1.2 双向认证流程
客户端发起建立HTTPS连接请求，将SSL协议版本的信息发送给服务端。
服务器端将本机的公钥证书（server.crt）发送给客户端。
客户端读取公钥证书（server.crt），取出了服务端公钥。
客户端将客户端公钥证书（client.crt）发送给服务器端。
服务器端使用根证书（root.crt）解密客户端公钥证书，拿到客户端公钥。
客户端发送自己支持的加密方案给服务器端。
服务器端根据自己和客户端的能力，选择一个双方都能接受的加密方案，使用客户端的公钥加密后发送给客户端。
客户端使用自己的私钥解密加密方案，生成一个随机数R，使用服务器公钥加密后传给服务器端。
服务端用自己的私钥去解密这个密文，得到了密钥R。
服务端和客户端在后续通讯过程中就使用这个密钥R进行通信了。
2. 证书准备
从上一章内容中，我们可以总结出来，整个双向认证的流程需要六个证书文件：
服务器端公钥证书：server.crt
服务器端私钥文件：server.key
根证书：root.crt
客户端公钥证书：client.crt
客户端私钥文件：client.key
客户端集成证书（包括公钥和私钥，用于浏览器访问场景）：client.p12
所有的这些证书，我们都可以向证书机构去申请签发，一般需要收取一定的证书签发费用，此时我们需要选择大型的证书机构去购买。如果只是企业内部使用，不是给公众使用，也可以自行颁发自签名证书，具体的颁发办法请参见本文第4节。
3.在API网关配置HTTPS双向认证
在准备好第2节六个证书文件后，就可以在API网关配置HTTPS的双向认证能力了，本节介绍如何将域名对应的服务器证书、根证书绑定到API网关来实现HTTPS双向认证的能力。
登录API网关控制台，在左侧导航栏选择API管理>分组管理，在分组列表页面的右上角单击创建分组。
在创建分组页面选择网关实例，填写分组名称，BasePath，单击确定。
在分组列表页面，单击创建的分组，进入分组详情页面。
在分组详情页面的独立域名区域，单击绑定域名，
在绑定域名弹框中，填写域名，进行绑定。
绑定域名后，单击域名列对应的选择证书链接。
在选择证书弹框中，单击手动添加证书链接。
在创建证书弹框中，分别将第2节中说到的三个证书：
服务器端公钥证书（server.crt）的内容填写到证书内容文本框中。
服务器端私钥文件（server.key）的内容填写到私钥文本框中。
根证书（root.crt）的内容填写到根证书的文本框中。
通过以上步骤就可以在API网关完成配置HTTPS双向认证的配置。
4. 自签名证书
生成这一些列证书之前，我们需要先生成一个CA根证书，然后由这个CA根证书颁发服务器公钥证书和客户端公钥证书。为了验证根证书颁发验证客户端证书这个逻辑，我们使用根证书生成两套不同的客户端证书，然后同时用两个客户端证书来发送请求，看服务器端是否都能识别。
4.1生成自签名根证书
（1）创建根证书私钥：
openssl genrsa -out root.key 2048（2）创建根证书请求文件：
openssl req -new -out root.csr -key root.key后续参数请自行填写，下面是一个例子：
Country Name (2 letter code) [XX]:cn
State or Province Name (full name) []:bj
Locality Name (eg, city) [Default City]:bj
Organization Name (eg, company) [Default Company Ltd]:alibaba
Organizational Unit Name (eg, section) []:test
Common Name (eg, your name or your servers hostname) []:root
Email Address []:a.alibaba.com
A challenge password []:
An optional company name []:（3）创建根证书：
openssl x509 -req -in root.csr -out root.crt -signkey root.key -CAcreateserial -days 3650在创建证书请求文件的时候需要注意三点，下面生成服务器请求文件和客户端请求文件均要注意这三点： 根证书的Common Name填写root就可以，所有客户端和服务器端的证书这个字段需要填写域名，一定要注意的是，根证书的这个字段和客户端证书、服务器端证书不能一样； 其他所有字段的填写，根证书、服务器端证书、客户端证书需保持一致最后的密码可以直接回车跳过。
经过上面三个命令行，我们最终可以得到一个签名有效期为10年的根证书root.crt，后面我们可以用这个根证书去颁发服务器证书和客户端证书。
4.2 生成自签名服务器端证书
（1）生成服务器端证书私钥：
openssl genrsa -out server.key 2048（2） 生成服务器证书请求文件，过程和注意事项参考根证书，本节不详述：
openssl req -new -out server.csr -key server.key（3） 生成服务器端公钥证书
openssl x509 -req -in server.csr -out server.crt -signkey server.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650经过上述三个命令，我们得到：
server.key：服务器端的密钥文件 server.crt：有效期十年的服务器端公钥证书，使用根证书和服务器端私钥文件一起生成
4.3 生成自签名客户端证书
（1）生成客户端证书密钥：
openssl genrsa -out client.key 2048
openssl genrsa -out client2.key 2048（2） 生成客户端证书请求文件，过程和注意事项参考根证书，本节不详述：
openssl req -new -out client.csr -key client.key
openssl req -new -out client2.csr -key client2.key（3） 生客户端证书
openssl x509 -req -in client.csr -out client.crt -signkey client.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650
openssl x509 -req -in client2.csr -out client2.crt -signkey client2.key -CA root.crt -CAkey root.key -CAcreateserial -days 3650（4） 生客户端p12格式证书，需要输入一个密码，选一个好记的，比如123456
openssl pkcs12 -export -clcerts -in client.crt -inkey client.key -out client.p12
openssl pkcs12 -export -clcerts -in client2.crt -inkey client2.key -out client2.p12重复使用上面的命令，我们得到两套客户端证书：
- client.key / client2.key：客户端的私钥文件
- client.crt / client2.key：有效期十年的客户端证书
使用根证书和客户端私钥一起生成 client.p12/client2.p12，这个证书文件包含客户端的公钥和私钥，主要用来给浏览器访问使用
5. 验证
使用curl加上证书路径，可以直接测试Nginx的HTTPS双向认证是否配置成功。下面我们测试三个用例：
使用client.crt / client.key这一套客户端证书来调用服务器端
使用client2.crt / client2.key这一套客户端证书来调用服务器端
不使用证书来调用服务器端
下面是三个用例的测试结果：
5.1 带证书的成功调用
使用client.crt /client.key这一套客户端证书来调用服务器端
#--cert指定客户端公钥证书的路径
#--key指定客户端私钥文件的路径
#-k 使用本参数不校验证书的合法性，因为我们用的是自签名证书
#可以使用-v来观察具体的SSL握手过程
curl --cert ./client.crt --key ./client.key https://integration-fred2.fredhuang.com -k -v
* Rebuilt URL to: https://47.93.XX.XX/
* Trying 47.93.XX.XX...
* TCP_NODELAY set
* Connected to 47.93.XX.XX (47.93.XX.XX) port 443 (#0)
* ALPN, offering h2
* ALPN, offering http/1.1
* Cipher selection: ALL:!EXPORT:!EXPORT40:!EXPORT56:!aNULL:!LOW:!RC4:@STRENGTH
* successfully set certificate verify locations:
* CAfile: /etc/ssl/cert.pem
CApath: none
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client hello (1):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server hello (2):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server key exchange (12):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Request CERT (13):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Server finished (14):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Certificate (11):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Client key exchange (16):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, CERT verify (15):
* TLSv1.2 (OUT), TLS change cipher, Client hello (1):
* TLSv1.2 (OUT), TLS handshake, Finished (20):
* TLSv1.2 (IN), TLS change cipher, Client hello (1):
* TLSv1.2 (IN), TLS handshake, Finished (20):
* SSL connection using TLSv1.2 / ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384
* ALPN, server accepted to use http/1.1
* Server certificate:
* subject: C=CN; ST=BJ; L=BJ; O=Alibaba; OU=Test; CN=integration-fred2.fredhuang.com; emailAddress=a@alibaba.com
* start date: Nov 2 01:01:34 2019 GMT
* expire date: Oct 30 01:01:34 2029 GMT
* issuer: C=CN; ST=BJ; L=BJ; O=Alibaba; OU=Test; CN=root; emailAddress=a@alibaba.com
* SSL certificate verify result: unable to get local issuer certificate (20), continuing anyway.
> GET / HTTP/1.1
> host:integration-fred2.fredhuang.com
> User-Agent: curl/7.54.0
> Accept: */*
>
< HTTP/1.1 200 OK
< Server: nginx/1.17.5
< Date: Sat, 02 Nov 2019 02:39:43 GMT
< Content-Type: text/html
< Content-Length: 612
< Last-Modified: Wed, 30 Oct 2019 11:29:45 GMT
< Connection: keep-alive
< ETag: "5db97429-264"
< Accept-Ranges: bytes
<
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
body {
width: 35em;
margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>
<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
* Connection #0 to host 47.93.XX.XX left intact使用client2.crt / client2.key这一套客户端证书来调用服务器端
curl --cert ./client2.crt --key ./client2.key https://integration-fred2.fredhuang.com -k
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
body {
width: 35em;
margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>
<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>5.2 不带证书的调用
curl https://integration-fred2.fredhuang.com -k
<html>
<head><title>400 No required SSL certificate was sent</title></head>
<body>
<center><h1>400 Bad Request</h1></center>
<center>No required SSL certificate was sent</center>
<hr><center>nginx/1.17.5</center>
</body>
</html>三个用例都符合预期，从第一个测试日志中，我们可以看到，整个通信过程较长，客户端验证服务器端的证书，客户端也将自己的证书上传到服务器端进行验证。使用根证书颁发的两个客户端证书都可以正常发起双向HTTPS认证的调用。没有带客户端证书的调用会被服务器端拒绝服务。
6. 使用Java调用
由于使用的是自签名证书，使用ApacheHttpClient去调用的话，需要将服务器证书加入可信任证书库中，才能成功调用，也可以在代码中简单忽略证书。
cd $JAVA_HOME
sudo ./bin/keytool -import -alias ttt -keystore cacerts -file /Users/fred/temp/cert5/server.crt将服务器端公钥证书设置为可信证书后，使用以下代码可以直接发起带客户端证书的HTTPS请求：
import org.apache.http.HttpEntity;
import org.apache.http.client.methods.CloseableHttpResponse;
import org.apache.http.client.methods.HttpGet;
import org.apache.http.conn.ssl.SSLConnectionSocketFactory;
import org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient;
import org.apache.http.impl.client.HttpClients;
import org.apache.http.ssl.SSLContexts;
import org.apache.http.util.EntityUtils;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.security.KeyStore;
public class HttpClientWithClientCert {
private final static String PFX_PATH = "/Users/fred/temp/cert5/client.p12"; //客户端证书路径
private final static String PFX_PWD = "123456"; //客户端证书密码
public static String sslRequestGet(String url) throws Exception {
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("PKCS12");
InputStream instream = new FileInputStream(new File(PFX_PATH));
try {
keyStore.load(instream, PFX_PWD.toCharArray());
} finally {
instream.close();
}
SSLContext sslcontext = SSLContexts.custom().loadKeyMaterial(keyStore, PFX_PWD.toCharArray()).build();
SSLConnectionSocketFactory sslsf = new SSLConnectionSocketFactory(sslcontext
, new String[] { "TLSv1" } // supportedProtocols ,这里可以按需要设置
, null // supportedCipherSuites
, SSLConnectionSocketFactory.getDefaultHostnameVerifier());
CloseableHttpClient httpclient = HttpClients.custom().setSSLSocketFactory(sslsf).build();
try {
HttpGet httpget = new HttpGet(url);
//httpget.addHeader("host", "integration-fred2.fredhuang.com");// 设置一些heander等
CloseableHttpResponse response = httpclient.execute(httpget);
try {
HttpEntity entity = response.getEntity();
String jsonStr = EntityUtils.toString(response.getEntity(), "UTF-8");//返回结果
EntityUtils.consume(entity);
return jsonStr;
} finally {
response.close();
}
} finally {
httpclient.close();
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println(System.getProperty("java.home"));
System.out.println(sslRequestGet("https://integration-fred2.fredhuang.com"));
}
}