Python向带有SSL/TSL认证服务器发送网络请求小实践(附并发http请求实现asyncio+aiohttp)

1. 写在前面

最近工作中遇到这样的一个场景:给客户发送文件的时候,为保证整个过程中,文件不会被篡改,需要在发送文件之间, 对发送的文件进行签名, 而整个签名系统是另外一个团队做的, 提供了一个接口服务完成签名,但访问这个接口需要提供他们团队提供的证书链先进行认证,所以需要和该服务端建立安全的链路,这里是用ssl双向认证的方式实现。

本篇文章主要是记录下如果是用Python给这种ssl双向认证的服务器发送post请求的时候,应该怎样携带证书去双向认证? 整个过程怎么实现的,如果需要处理的文件太多, 请求响应超时的情况下, 又怎么把同步http请求改成并发的http请求以减少响应时间?

ok, let’s go!

2. 基础知识

2.1 SSL/TSL

SSL是安全套接层(secure sockets layer),而TLS是SSL的继任者,叫传输层安全(transport layer security),是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。比如HTTP协议是明文传输,加上SSL层之后,就有了雅称HTTPS。

SSL/TLS双向认证,也被叫做客户端证书认证,是一个验证客户端和服务器双方身份的过程,用来确保双向的通信安全性。
在单向SSL/TLS认证中,只有服务器需要向客户端提供证书用以证明自己的身份。而在双向认证中,客户端也需要使用证书来证明自己的身份,服务器才会允许连接和交换信息。

这种认证流程增加了安全性,确保通信双方都可信。

整个握手认证流程大概是这样:
在这里插入图片描述
双向认证的流程通常如下:

  1. 握手开始:客户端向服务器发送一个连接请求,告知服务器它支持的SSL/TLS版本和加密算法等。
  2. 服务器证书:服务器响应客户端的请求,并发送它的SSL/TLS证书给客户端。这个证书中包含了服务器的公钥和一些身份信息,并且由可信的证书颁发机构(CA)签发。
  3. 证书验证:客户端验证服务器证书的合法性,它会检查证书是否过期、是否被CA真实签发、域名是否匹配等。
  4. 客户端密钥交换:客户端根据服务器提供的公钥加密一个随机生成的对称加密密钥,并发送给服务器。
  5. 客户端证书请求:服务器向客户端发送一条请求消息,要求客户端也提供一份证书。
  6. 客户端证书:客户端发送它的SSL/TLS证书给服务器。如同服务器证书一样,客户端证书也包含了客户端的公钥和身份信息,并且由CA签发。
  7. 服务器验证客户端证书:服务端将验证客户端提供的证书,检查是否由信任的CA签发、是否过期、是否被吊销等。
  8. 预主密钥生成:客户端根据之前的握手过程生成一个预主密钥(Pre-Master Secret)。
  9. 安全参数生成:客户端和服务器都使用预主密钥和一些已经交换的信息计算出会话密钥。
  10. 完成握手:双方利用生成的会话密钥进行加密通讯。

在整个过程中,SSL/TLS的加密算法保证了传输内容的隐私和完整性。双向认证增加了一层安全性,因为不仅要验证服务器的身份,客户端的身份也同样需要验证。这在需要高安全性的场合,比如金融交易、企业系统访问中非常有用。

当然这个过程简单了解下即可,主要是能在实际场景中会使用。

2.2 证书

CA: 证书授权中心( certificate authority)。类似于国家出入境管理处一样,给别人颁发护照;也类似于国家工商管理局一样,给公司企业颁发营业执照。 它有两大主要性质:

  1. CA本身是受信任的 // 国际认可的
  2. 给他受信任的申请对象颁发证书

生成和管理SSL/TLS证书通常涉及以下几个步骤:

  • 创建密钥对(公钥和私钥)
    • 使用密码学工具(例如OpenSSL)创建一对密钥。
    • 私钥必须安全保管,确保只有授权个体才能访问。
  • 创建证书签名请求(CSR):
    • 使用私钥生成CSR。
    • CSR中包括公钥和关于个人或组织身份的信息(如组织名称、常用名称(CN)、组织单位、城市、国家等)。
  • 提交CSR到证书颁发机构(CA):
    • 将CSR提交给CA。
    • CA验证请求者提供的信息并决定是否发放证书。
  • 获取证书:
    • CA签发证书后,它通常会提供一个X.509格式的证书文件(也就是SSL/TLS证书)。
  • 安装证书:
    • 将证书安装在服务器或者需要用到的设备上。
    • 一些服务可能还需要你安装中间证书,以建立证书链至根CA。
  • 配置使用SSL/TLS的服务:
    • 配置服务器使用安装的证书和私钥。
    • 调整服务器设置以启用SSL/TLS加密。
  • 证书的相关维护等

那假设有了这个证书,实际过程中应该怎么用呢? 从服务器的角度:

  1. SSL Server生成一个公钥/私钥对(server.key/server.pub), 私钥加密, 公钥解密。
  2. server.pub 生成一个请求文件 server.req. 请求文件中包含有 server 的一些信息,如域名/申请者/公钥等
  3. server 将请求文件 server.req 递交给 CA,CA验明正身后,将用 ca.key和请求文件加密生成 server.crt
  4. 由于 ca.key 和 ca.crt 是一对, 于是 ca.crt 可以解密 server.crt.


在实际应用中:如果 SSL Client 想要校验 SSL server.那么 SSL server 必须要将他的证书 server.crt 传给 client.然后 client 用 ca.crt 去校验 server.crt 的合法性。如果是一个钓鱼网站,那么CA是不会给他颁发合法server.crt证书的,这样client 用ca.crt去校验,就会失败。比如浏览器作为一个 client,你想访问合法的淘宝网站https://www.taobao.com, 结果不慎访问到 https://wwww.jiataobao.com ,那么浏览器将会检验到这个假淘宝钓鱼网站的非法性,提醒用户不要继续访问!这样就可以保证了client的所有https访问都是安全的

好了,上面的这些内容主要是先对SSL/TSL以及证书等有个大致印象, 下面看看在实际业务中是怎么使用的。

3. 业务落地实践

场景: 我有一个目录需要打成压缩包发给客户, 但是打包之前,为了防止网络传输过程中被篡改, 需要对里面的每个文件进行签名, 这样客户收到文件后再验签就知道是否被改动了。

签名是调用一个签名服务的接口完成,但这个签名服务是采用TSL认证的,如果想给它发请求去签名,需要申请client的证书,携带着证书去发送post请求(把文件内容发给服务器,服务器返回一个签名好的字符串)

这个过程用流程图表示如下:
在这里插入图片描述
流程就是:

  1. 客户端这边, 先生成一个CSR,可以理解成一个公钥一个私钥, 可以用openssl来实现

    # 生成私钥
    openssl ecparam -out private.key -name prime256v1 -genkey# 生成P8格式的pem私钥
    openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in  private.key -outform pem -nocrypt -out  private.key.pem# 生成CSR文件
    openssl  req -new -out pki-tls-ADD.csr -key  private.key.pem -subj /CN=pki-tls-ADD
    
  2. 拿着这个pki-client-ADD.csr文件, 去申请证书

  3. 证书完成后, 会发回来一个server_chain.pem的证书链, 一个pki-tls-ADD.crt.pem的证书文件(PKI根据CSR颁发的客户端pem证书文件)

  4. 发送请求的时候,要在上下文里面带着3个文件去认证:

    cert_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/pki-tls-ADD.crt.pem"
    key_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/private.key.pem"
    ca_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/server_chain.pem"
    

下面是一个同步请求的代码:

import base64
import hashlib
import json
import os
import random
import ssl
import time
import urllib
import aiohttp
import asyncio
from urllib.parse import quoteimport requests
from requests.adapters import HTTPAdapter
from urllib3 import PoolManagerclass SSLAdapter(HTTPAdapter):def __init__(self, certificate, private_key, ca_file, *args, **kwargs):self._certificate = certificateself._private_key = private_keyself._ca_file = ca_filesuper().__init__(*args, **kwargs)def init_poolmanager(self, *args, **kwargs):context = ssl.create_default_context()context.load_cert_chain(certfile=self._certificate, keyfile=self._private_key)context.load_verify_locations(cafile=self._ca_file)self.poolmanager = PoolManager(*args, ssl_context=context, **kwargs)class SignClient(object):IP = "https://wuzhongqiang.net"SIGN_URL = "/api/v1/sign_file"APP_KEY = os.environ.get("APP_KEY", "xxx")APP_SECRET = os.environ.get("APP_SECRET", "xxx")@staticmethoddef gen_app_key_sign(method: str, url: str, header: dict, security_key: str, body: str):http_str = (f"{method}{url}"f"es-auth-appkey:{header['es-auth-appkey']}"f"es-auth-nonce:{header['es-auth-nonce']}"f"es-auth-timestamp:{header['es-auth-timestamp']}"f"json={body}"f"{security_key}")try:urlCodeStr = urllib.parse.quote(http_str, safe='')hashHex = hashlib.sha256(urlCodeStr.encode('utf-8')).hexdigest()except Exception as e:print(e)hashHex = ""return hashHex@staticmethoddef sign_file(data: str, cert_file_path: str, key_file_path: str, ca_file_path: str) -> str:target_data = {"data": data}es_auth_noce = ''.join(random.choices('abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789', k=16))es_auth_timestamp = str(int(time.time() * 1000))auth_info = {"es-auth-appkey": SignClient.APP_KEY,"es-auth-nonce": es_auth_noce,"es-auth-timestamp": es_auth_timestamp}payload = json.dumps(target_data, separators=(',', ':'))signature_value = SignClient.gen_app_key_sign(method="POST",url=SignClient.SIGN_URL,header=auth_info,security_key=SignClient.APP_SECRET,body=payload)# print(f"target_data: {target_data}\n"#       f"es-auth-appkey:{SignClient.APP_KEY}\n"#       f"es-auth-nonce:{es_auth_noce}\n"#       f"es-auth-timestamp:{es_auth_timestamp}\n"#       f"es-auth-sign: {signature_value}")headers = {"Content-Type": "application/json","es-auth-appkey": SignClient.APP_KEY,"es-auth-nonce": es_auth_noce,"es-auth-timestamp": es_auth_timestamp,"es-auth-sign": signature_value}session = requests.Session()session.mount('https://', SSLAdapter(certificate=cert_file_path,private_key=key_file_path,ca_file=ca_file_path))response = session.post(url=f"{SignClient.IP}{SignClient.SIGN_URL}", data=payload, headers=headers)# requests method# response = requests.request("POST",#                             url=f"{SignClient.IP}{SignClient.SIGN_URL}",#                             headers=headers,#                             data=payload,#                             cert=(cert_file_path, key_file_path),#                             verify=ca_file_path)try:response_body = response.textjson_object = json.loads(response_body)sign_data = json_object["signData"]return sign_dataexcept Exception as e:print(e)return ""if __name__ == '__main__':base_dir = "/home/wuzhongqiang/Downloads/test_dir"cert_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/pki-tls-ADD.crt.pem"key_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/private.key.pem"ca_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/server_chain.pem"start = time.time()for root, _, files in os.walk(base_dir):for file in files:file_path = os.path.join(root, file)with open(file_path, 'rb') as f:base64_data = base64.b64encode(f.read())base64_data_str = base64_data.decode()sign_data = SignClient.sign_file(data=base64_data_str,cert_file_path=cert_file_path,key_file_path=key_file_path,ca_file_path=ca_file_path)dir_name = os.path.dirname(file_path)file_name = os.path.basename(file_path)sign_file_name = f"{dir_name}/{file_name}.sign"print(f"target file: {file_path}, sign file: {sign_file_name}")with open(sign_file_name, 'wb') as f:f.write(sign_data.encode())print(f"use time: {time.time() - start} s")   # 46s

requests库是同步阻塞的,必须等到结果才会发第二个请求。 这个代码如果部署成服务的方式,是会发生接口访问请求超时,所以下面通过asyncio+aiohttp实现并发http请求, 来减少请求响应时间, 下面是一个异步并发http请求的代码实现。

class SignClient(object):IP = "https://wuzhongqiang.net"SIGN_URL = "/api/v1/sign_file"APP_KEY = os.environ.get("APP_KEY", "xxx")APP_SECRET = os.environ.get("APP_SECRET", "xxx")@staticmethoddef gen_app_key_sign(method: str, url: str, header: dict, security_key: str, body: str):http_str = (f"{method}{url}"f"es-auth-appkey:{header['es-auth-appkey']}"f"es-auth-nonce:{header['es-auth-nonce']}"f"es-auth-timestamp:{header['es-auth-timestamp']}"f"json={body}"f"{security_key}")try:urlCodeStr = urllib.parse.quote(http_str, safe='')hashHex = hashlib.sha256(urlCodeStr.encode('utf-8')).hexdigest()except Exception as e:print(e)hashHex = ""return hashHex@staticmethodasync def sign_file(session: aiohttp.ClientSession, data: str, url: str, file_path: str, ssl_context) -> typing.Tuple[str, str]:target_data = {"data": data}es_auth_noce = ''.join(random.choices('abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789', k=16))es_auth_timestamp = str(int(time.time() * 1000))auth_info = {"es-auth-appkey": SignClient.APP_KEY,"es-auth-nonce": es_auth_noce,"es-auth-timestamp": es_auth_timestamp}payload = json.dumps(target_data, separators=(',', ':'))signature_value = SignClient.gen_app_key_sign(method="POST",url=SignClient.SIGN_URL,header=auth_info,security_key=SignClient.APP_SECRET,body=payload)headers = {"Content-Type": "application/json","es-auth-appkey": SignClient.APP_KEY,"es-auth-nonce": es_auth_noce,"es-auth-timestamp": es_auth_timestamp,"es-auth-sign": signature_value}dir_name = os.path.dirname(file_path)file_name = os.path.basename(file_path)sign_file_name = f"{dir_name}/{file_name}.sign"async with session.post(url=f"{SignClient.IP}{SignClient.SIGN_URL}", data=payload, headers=headers, ssl_context=ssl_context) as response:try:response_body = await response.text()json_object = json.loads(response_body)sign_data = json_object["signData"]return sign_file_name, sign_dataexcept Exception as e:print(e)return "", ""@staticmethodasync def sign_files(base_dir: str,cert_file_path: str,key_file_path: str,ca_file_path):ssl_context = ssl.create_default_context()# 加载私钥及对应证书ssl_context.load_cert_chain(certfile=cert_file_path, keyfile=key_file_path)# 加载一组用于验证其他对等方证书的 "证书颁发机构" (CA) 证书ssl_context.load_verify_locations(cafile=ca_file_path)async with aiohttp.ClientSession() as session:tasks = []for root, _, files in os.walk(base_dir):for file in files:file_path = os.path.join(root, file)with open(file_path, 'rb') as f:base64_data = base64.b64encode(f.read())base64_data_str = base64_data.decode()# 创建一个签名的任务并添加到任务列表task = SignClient.sign_file(session=session,data=base64_data_str,url=f"{SignClient.IP}{SignClient.SIGN_URL}",file_path=file_path,ssl_context=ssl_context)tasks.append(task)results = await asyncio.gather(*tasks)return resultsif __name__ == '__main__':base_dir = "/home/wuzhongqiang/Downloads/test_dir"cert_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/pki-tls-ADD.crt.pem"key_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/private.key.pem"ca_file_path = "/home/wuzhongqiang/csr_file/server_chain.pem"start = time.time()# 如果已经开启了event, 也就是在服务里面调用的话,这里直接await 后面的签名函数即可results = asyncio.run(SignClient.sign_files(base_dir, cert_file_path, key_file_path, ca_file_path))for sign_file_name, sign_data in results:if sign_data:print(f"sign file: {sign_file_name}")with open(sign_file_name, 'wb') as f:f.write(sign_data.encode())else:print(f"Signed filed written to: {sign_file_name}")print(f"use time: {time.time() - start} s")   # 0.58s

改成并发http请求之后, 处理速度从之前的46s降到了0.58s, 效果还是非常可观的。

参考:

  • python关于SSL/TLS认证的实现
  • SSL接口文档

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/796364.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

基于Whisper的实时语音识别(1): 流式显示视频帧和音频帧

Whistream (微流)是基于openai-whisper 大语音模型下的流式语音识别工具 本期主要介绍实时显示工具Whishow,可以实时逐帧显示视频流(RTSP/RTMP)和离线文件(mp4,avi等) 下载地址:ht…

京东云16核64G云服务器租用优惠价格500元1个月、5168元一年,35M带宽

京东云16核64G云服务器租用优惠价格500元1个月、5168元一年,35M带宽,配置为:16C64G-450G SSD系统盘-35M带宽-8000G月流量 华北-北京,京东云活动页面 yunfuwuqiba.com/go/jd 活动链接打开如下图: 京东云16核64G云服务器…

基于YOLOv8的铁路工人安全作业检测系统

💡💡💡本文摘要:基于YOLOv8的铁路工人安全作业检测系统,属于小目标检测范畴,并阐述了整个数据制作和训练可视化过程, 博主简介 AI小怪兽,YOLO骨灰级玩家,1&#xff0…

图像过曝、低照度下Gamma矫正

由于项目场景的需要&#xff0c;Gamma变换在进行使用过程中可以对于图像的对比度进行调节&#xff0c;对过曝和低照度场景下对图像轮廓进行调节。按照论文里给的理论&#xff0c;加了一行代码实现灰度图像的自适应变换&#xff0c;进行一下记录。 #include <opencv2/opencv…

鸿运(通天星CMSV6车载)主动安全监控云平台inspect_file/upload存在任意文件上传漏洞

声明&#xff1a; 本文仅用于技术交流&#xff0c;请勿用于非法用途 由于传播、利用此文所提供的信息而造成的任何直接或者间接的后果及损失&#xff0c;均由使用者本人负责&#xff0c;文章作者不为此承担任何责任。 简介 鸿运(通天星CMSV6车载)主动安全监控云平台实现对计…

机器学习概念:监督学习、无监督学习、回归、聚类

监督学习&#xff08;Supervised Learning&#xff09;&#xff1a; 在监督学习中&#xff0c;训练数据包含了输入特征&#xff0c;和相应的标签&#xff08;目标值&#xff09;。监督学习的目标是学习一个从输入到输出的映射&#xff0c;使得模型能够根据输入预测相应的输出。…

双连通分量算法

1. 连通图概念 连通图&#xff1a;无向图任意两点之间存在通路。 强连通&#xff1a;有向图&#xff08;前提&#xff09;中&#xff0c;任意两点都有至少一条通路&#xff0c;则此图为强连通图。 弱连通图&#xff1a;将有向图的有向边换成无向边得到的图是连通图&#xff0c…

初识二叉树和二叉树的基本操作

目录 一、树 1.什么是树 2. 与树相关的概念 二、二叉树 1.什么是二叉树 2.二叉树特点 3.满二叉树与完全二叉树 4.二叉树性质 相关题目&#xff1a; 5.二叉树的存储 6.二叉树的遍历和基本操作 二叉树的遍历 二叉树的基本操作 一、树 1.什么是树 子树是不相交的;…

计算机网络——37认证

认证 目标&#xff1a;Bob需要Alice证明他的身份 Protocol ap1.0&#xff1a;Alice说"A am Alice" 可能出现的问题&#xff1a; 在网络上Bob看不到Alice&#xff0c;因此Trudy可以简单的声称他是Alice 认证&#xff1a;重新尝试 Protocol ap2.0&#xff1a;Alice…

CSS编写登录框样式

/* 重置浏览器默认样式 */ * { margin: 0; padding: 0; box-sizing: border-box; } /* 设置登录框的基本样式 */ .login-box { width: 100%; max-width: 400px; margin: 50px auto; background-color: #f4f4f4; padding: 20px; box-shad…

影院座位选择简易实现(uniapp)

界面展示 主要使用到uniap中的movable-area&#xff0c;和movable-view组件实现。 代码逻辑分析 1、使用movable-area和movea-view组件&#xff0c;用于座位展示 <div class"ui-seat__box"><movable-area class"ui-movableArea"><movab…

【毕业论文】酒店价格采集与可视化查询设计与实现开题报告2000字

酒店价格采集与可视化查询设计与实现开题报告 研究背景 随着互联网技术的飞速发展&#xff0c;人们获取信息的途径越来越多样化。特别是在旅游行业中&#xff0c;消费者对于酒店价格的透明度和实时性要求越来越高。美团、大众点评、抖音等平台作为信息聚合和分享的重要渠道&a…

力扣---***********LRU 缓存***********

请你设计并实现一个满足 LRU (最近最少使用) 缓存 约束的数据结构。 实现 LRUCache 类&#xff1a; LRUCache(int capacity) 以 正整数 作为容量 capacity 初始化 LRU 缓存int get(int key) 如果关键字 key 存在于缓存中&#xff0c;则返回关键字的值&#xff0c;否则返回 -…

Flutter开发进阶之错误信息

Flutter开发进阶之错误信息 在Flutter开发中错误信息通常是由Exception和Error表示&#xff0c;Error表示严重且不可恢复的错误&#xff0c;一般会导致程序直接终止&#xff0c;而Exception可以被显式抛出&#xff0c;一般为代码逻辑错误&#xff0c;根据Flutter的解释说Excep…

Vue3:对ref、reactive的一个性能优化API

一、情景说明 我们知道&#xff0c;在Vue3中&#xff0c;想要创建响应式的变量&#xff0c;就要用到ref、reactive来包裹一下数据即可。 但是&#xff0c;这里有个损耗性能的地方 就是&#xff0c;被它包裹的数据&#xff0c;都会构建成响应式的&#xff0c;无论多少层次&…

【opencv】示例-aruco_dict_utils.cpp 计算 ArUco 字典度量

该程序可用于计算 ArUco 字典度量。 要计算考虑翻转标记的指标&#xff0c;请使用 -r 标志。 该程序可用于创建和编写自定义 ArUco 词典。 #include <opencv2/objdetect/aruco_detector.hpp> // 包含aruco marker检测相关功能的头文件 #include <iostream> // 包含…

数码视讯Q7盒子刷armbian遇到的坑之二

继续&#xff0c;nand的q7 搜遍全网&#xff0c;这个盒子能用的安卓映像有两个&#xff0c;一个本站付费下载的那个&#xff0c;另一个是20191218-Q7-nand-4.4.2-root-twrp-Milton这个映像&#xff08;具体地址自己搜索吧&#xff09;。第一个需要license&#xff0c;需要自己…

如何在 Ubuntu 上安装和配置 Tomcat 服务器?

简介&#xff1a;最近有粉丝朋友在问如何在 Ubuntu 上安装和配置 Tomcat 服务器&#xff1f;今天特地写这篇文章进行解答&#xff0c;希望能够帮助到大家。 文章目录 Ubuntu上安装和配置Tomcat的详细步骤Tomcat在Linux环境下的安装与配置一、下载并上传Tomcat压缩包二、启动To…

云架构(三) 防腐层模式

Anti-corruption Layer pattern (https://learn.microsoft.com/en-us/azure/architecture/patterns/anti-corruption-layer) 简单描述 实现一个门面或者适配层在新应用和历史遗留程序之间。在不同的系统之间实现一个门面或者适配层&#xff0c;不需要使用相同的语义。它在不…

961: 进制转换问

【学习版】 【C语言】 #include<iostream>struct SeqList {int top;int len;int* s; };void initStack(SeqList* stack, int len) {stack->s new int[len];stack->top -1;stack->len len; }void push(SeqList* stack, int x) {stack->s[stack->top] …