当客户端和服务器需要共享密码或者信用卡信息这样的私密信息时，大多数网站都会使用HTTPS对客户端和服务器之间的通信进行加密和保护。在一些情况下，这种保护甚至是强制性的。比如说，如果一个网站提供了信用卡支付功能，那么按照支付卡行业数据安全标准（Payment Card Industry Data Security Standard），这个网站就必须对客户端和服务器之间的通信进行加密。像Gmail和Facebook这样带有隐私性质的网站甚至在整个网站上都启用了HTTPS。如果你打算开发一个网站，而这个网站又需要提供用户登录功能，那么你也需要在这个网站上启用HTTPS。

HTTPS实际上就是将HTTP通信放到SSL之上进行。通过使用ListenAndServeTLS函数，我们可以让之前展示过的简单Web应用也提供HTTPS服务，代码清单3-4展示了具体的实现代码。

代码清单3-4 通过HTTPS提供服务

package main

import (
    "net/http"
)

func main() {
    server := http.Server {
        Addr : "127.0.0.1:8080"
        Handler: nil
    }

    server.ListenAndServeTLS("cert.pem","key.pem")
}

这段代码中的cert.pem文件是SSL证书，而key.pem则是服务器的私钥（private key）。在生产环境中使用的SSL证书需要通过VeriSign、Thawte或者Comodo SSL这样的CA取得，但如果是出于测试目的才使用证书和私钥，那么使用自行生成的证书就可以了。生成证书的办法有很多种，其中一种就是使用Go标准库中的crypto包群（library group）。

SSL、TLS和HTTPS

SSL（Secure Socket Layer，安全套接字层）是一种通过公钥基础设施（Public Key Infrastructure，PKI）为通信双方提供数据加密和身份验证的协议，其中通信的双方通常是客户端和服务器。SSL最初由Netscape公司开发，之后由IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）接手并将其改名为TLS（Transport Layer Security，传输层安全协议）。HTTPS，即SSL之上的HTTP，实际上就是在SSL/TLS连接的上层进行HTTP通信。

HTTPS需要使用SSL/TLS证书来实现数据加密以及身份验证（本书使用SSL证书这一名称，因为它更常用）。SSL证书存储在服务器之上，它是一种使用X.509格式进行格式化的数据，这些数据包含了公钥以及其他一些相关信息。为了保证证书的可靠性，证书一般由证书分发机构（Certificate Authority，CA）签发。服务器在接收到客户端发送的请求之后，会将证书和响应一并返回给客户端，而客户端在确认证书的真实性之后，就会生成一个随机密钥（random key），并使用证书中的公钥对随机密钥进行加密，此次加密产生的对称密钥（symmetric key）就是客户端和服务器在进行通信时，负责对通信实施加密的实际密钥（actual key）。

虽然我们不会在生产环境中使用自行生成的证书和私钥，但了解SSL证书和私钥的生成方法，并学会如何在开发和测试的过程中使用证书和私钥，也是一件非常有意义的事情。代码清单3-5展示了生成SSL证书以及服务器私钥的具体代码。

代码清单3-5 生成个人使用的SSL证书以及服务器私钥

package main

import (
    "crypto/rand"
    "crypto/rsa"
    "crypto/x509"
    "crypto/x509/pkix"
    "encoding/pem"
    "math/big"
    "net"
    "os"
    "time"
)

func main() {
    max := new(big.Int).Lsh(big.NewInt(1), 128)
    serialNumber, _ := rand.Int(rand.Reader, max)
    subject := pkix.Name{
        Organization: []string{"Manning PublicationsCo."},
        OrganizationalUnit: []string{"Books"},
        CommonName: "Go Web Programming",
    }

    template := x509.Certificate {
        SerialNumber: serialNumber,
        Subject: subject,
        NotBefore: time.Now(),
        NotAfter: time.Now().Add(365 * 24 * time.Hour),
        KeyUsage: x509.KeyUsageKeyEncipherment | x509.KeyUsageDigitalSignature,
        ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth},
        IPAddresses: []net.IP{net.ParseIP("127.0.0.1")},
    }

    pk, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)
    derBytes, _ :=x509.CreateCertificate(rand.Reader, &template, &template, &pk.PublicKey, pk)

    certOut, _ := os.Create("cert.pem")
    pem.Encode(certOut, &pem.Block{ Type: "CERTIFICATE", Bytes: derBytes})
    certOut.Close()

    keyOut, _ := os.Create("key.pem")
    pem.Encode(keyOut, &pem.Block{Type: "RSA PRIVATE KEY", Bytes: x509.MarshalPKCS1PrivateKey(pk)})
    keyOut.Close()
}

生成SSL证书和密钥的步骤并不是特别复杂。

因为SSL证书实际上就是一个将扩展密钥用法（extended key usage）设置成了服务器身份验证操作的X.509证书，所以程序在生成证书时使用了crypto/x509标准库。

此外，因为创建证书需要用到私钥，所以程序在使用私钥成功创建证书之后，会将私钥单独保存在一个存放服务器私钥的文件里面。

让我们来仔细分析一下代码清单3-5中的主要代码吧。首先，程序使用一个Certificate结构来对证书进行配置：

template := x509.Certificate {
    SerialNumber: serialNumber,
    Subject: subject,
    NotBefore: time.Now(),
    NotAfter: time.Now().Add(365 * 24 * time.Hour),
    KeyUsage: x509.KeyUsageKeyEncipherment | x509.KeyUsageDigitalSignature,
    ExtKeyUsage: []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth},
    IPAddresses: []net.IP{net.ParseIP("127.0.0.1")},
}

结构中的证书序列号（SerialNumber）用于记录由CA分发的唯一号码，为了能让我们的Web应用运行起来，程序在这里生成了一个非常长的随机整数来作为证书序列号。之后，程序创建了一个专有名称（distinguished name），并将它设置成了证书的标题（subject）。此外，程序还将证书的有效期设置成了一年，而结构中KeyUsage字段和ExtKeyUsage字段的值则表明了这个X.509证书是用于进行服务器身份验证操作的。最后，程序将证书设置成了只能在IP地址127.0.0.1之上运行。

SSL证书

X.509是国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）为公钥基础设施制定的一个标准，这个标准包含了公钥证书的标准格式。

一个X.509证书（简称SSL证书）实际上就是一个经过编码的ASN.1（Abstract Syntax Notation One，抽象语法表示法/1）格式的电子文档。ASN.1既是一个标准，也是一种表示法，它描述了表示电信以及计算机网络数据的规则和结构。

X.509证书可以使用多种格式编码，其中一种编码格式是BER（Basic Encoding Rules，基本编码规则）。BER格式指定了一种自解释并且自定义的格式用于对ASN.1数据结构进行编码，而DER格式则是BER的一个子集。DER只提供了一种编码ASN.1值的方法，这种方法被广泛地应用于密码学当中，尤其是对X.509证书进行加密。

SSL证书可以以多种不同的格式保存，其中一种是PEM（PrivacyEnhanced Email，隐私增强邮件）格式，这种格式会对DER格式的X.509证书实施Base64编码，并且这种格式的文件都以-----BEGINCERTIFICATE-----开头，以-----END CERTIFICATE-----结尾（除了用作文件格式之外，PEM和此处讨论的SSL证书关系并不大）。

在此之后，程序通过调用crypto/rsa标准库中的GenerateKey函数生成了一个RSA私钥：

pk, _ := rsa.GenerateKey(rand.Reader, 2048)

程序创建的RSA私钥的结构里面包含了一个能够公开访问的公钥（public key），这个公钥在使用x509.CreateCertificate函数创建SSL证书的时候就会用到：

derBytes, _ := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &template, &template, &pk.PublicKey, pk)

CreateCertificate函数接受Certificate结构、公钥和私钥等多个参数，创建出一个经过DER编码格式化的字节切片。后续代码的意图也非常简单明了，它们首先使用encoding/pem标准库将证书编码到cert.pem文件里面：

certOut, _ := os.Create("cert.pem")
pem.Encode(certOut, &pem.Block{ Type: "CERTIFICATE", Bytes: derBytes})
certOut.Close()

然后继续以PEM编码的方式把之前生成的密钥编码并保存到key.pem文件里面：

keyOut, _ := os.Create("key.pem")
pem.Encode(keyOut, &pem.Block{Type: "RSA PRIVATE KEY", Bytes: x509.MarshalPKCS1PrivateKey(pk)})
keyOut.Close()

最后需要提醒的是，如果证书是由CA签发的，那么证书文件中将同时包含服务器签名以及CA签名，其中服务器签名在前，CA签名在后。

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