Python3 SSL介绍和应用

一、SSL是什么？

Secure Sockets Layer（安全套接层）缩写SSL，是为Web服务器与浏览器之间的通信加密的一种安全协议。它实现了在Internet环境中，通过了身份认证并与Web服务器建立起安全通信线路后，进行数据传输的过程。在这个过程中， SSL使用公钥加密技术和对称加密技术相结合的方式，以保证数据的私密性、完整性和可靠性。

Python3中，提供了ssl的标准库，支持TLSv1、TLSv1.1、TLSv1.2、TLSv1.3协议。

二、SSL证书和验证

SSL证书是一份由数字证书颁发机构（CA）签署的电子文档，用于标识该站点的身份，提供公钥和其他额外信息，以用于构建安全连接。使用SSL证书保证数据在传输过程中的保密性、完整性、可靠性。

在Python3中，可以使用ssl.create_default_context()创建出默认配置的SSL上下文对象，其中有对证书的验证机制、加密算法、协议版本等的设置。可以使用SSL验证函数如cert_verify_callback来手动进行SSL验证。

验证SSL证书的示例代码如下：

import ssl
from urllib.request import urlopen

# ignore ssl certificate error
ctx = ssl.create_default_context()
ctx.check_hostname = False
ctx.verify_mode = ssl.CERT_NONE

url = 'https://www.baidu.com'
html = urlopen(url=url, context=ctx).read().decode('utf-8')
print(html)

三、SSL通信加密和解密

SSL协议要求通过使用对称加密算法将客户端和服务器之间的通信内容进行加密。在Python3中，可以使用ssl.wrap_socket()函数和socket.socket()对象进行封装和解封装工作。

封装通信示例代码如下：

import socket
import ssl

hostname = 'www.example.com'
context = ssl.create_default_context()

# create a socket object
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
    sock.connect((hostname, 443))
    # wrap the socket
    with context.wrap_socket(sock, server_hostname=hostname) as secure_sock:
        # send data to server
        secure_sock.sendall(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.example.com\r\n\r\n')
        # receive data from server
        data = secure_sock.recv(1024)
        print(data.decode('utf-8'))

解封装通信示例代码如下：

import socket
import ssl

hostname = 'www.example.com'
context = ssl.create_default_context(ssl.Purpose.SERVER_AUTH)

# create a socket object
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock:
    sock.connect((hostname, 443))
    # send handshake message
    with context.wrap_socket(sock, server_hostname=hostname) as secure_sock:
        # receive and print response
        secure_sock.sendall(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.example.com\r\n\r\n')
        data = b''
        while True:
            chunk = secure_sock.recv(1024)
            if not chunk:
                break
            data += chunk
        print(data.decode('utf-8'))

四、SSL证书生成

在Python3中，可以使用自带的ssl模块或者第三方模块如pyOpenSSL来生成SSL证书。这里举例使用pyOpenSSL。

安装pyOpenSSL：pip install pyopenssl

生成SSL证书的示例代码如下：

from OpenSSL import crypto

# create a certificate and private key pair
key = crypto.PKey()
key.generate_key(crypto.TYPE_RSA, 2048)

# create a self-signed certificate
cert = crypto.X509()
cert.get_subject().CN  = 'localhost'
cert.set_serial_number(1000)
cert.gmtime_adj_notBefore(0)
cert.gmtime_adj_notAfter(31536000)
cert.set_issuer(cert.get_subject())
cert.set_pubkey(key)
cert.sign(key, 'sha256')

# save the certificate and private key pair
open('test.crt', 'wb').write(
    crypto.dump_certificate(crypto.FILETYPE_PEM, cert))
open('test.key', 'wb').write(
    crypto.dump_privatekey(crypto.FILETYPE_PEM, key))

五、SSL应用场景

SSL通信协议广泛应用于现代网络安全传输中，如HTTPS（HTTP Secure）、FTP Secure（FTPS）等协议。SSL可以有效防止黑客和中间人劫持，保护数据安全，并满足企业和用户对网络数据的隐私、完整性和保密性要求。

六、总结

Python3中的ssl模块提供了强大的ssl通信加密和解密、SSL证书验证和生成等功能，方便实用。SSL通信协议在现代网络安全传输中广泛应用，保护数据安全和网络安全。

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