安全問題，讓人既愛又恨，不管是云原生應用還是本地或其他，安全是任何應用程序的一個重要特性。但往往很多時候，安全問題被忽視，成為最后考慮的問題，這樣的結果就是：一旦出現問題，就會帶來災難性結果。

傳統環境有豐富的工具和既定的安全最佳實踐，但對于云原生應用來說，情況就不一樣了，云原生應用往往采取幾個小的、往往是短暫的微服務的形式。雖然這種架構提供了巨大的靈活性和可擴展性優勢，但它也為潛在的攻擊者創造了一個明顯的機會：服務之間的每一次通信都是通過網絡傳輸的，從而使其被竊聽和篡改。

1.TLS 簡要介紹

TLS（Transport Layer Security，安全傳輸層），是一種加密協議，旨在通過計算機網絡提供通信安全。TLS 是建立在傳輸層 TCP 協議之上的協議，服務于應用層，它的前身是 SSL（Secure Socket Layer，安全套接字層），它實現了將應用層的報文進行加密后再交由 TCP 進行傳輸的功能。

TLS 確保沒有第三方可以竊聽或篡改任何消息。它的使用是無處不在和廣泛的，它在 RFC 8446 中進行了描述。

當客戶端通過普通 HTTP 連接到服務器時，它開始在完成標準 TCP 握手（SYN-> SYN -ACK-> ACK）后立即發送 TCP 數據包包裹的明文數據。使用 TLS ，情況更加復雜。

如上圖中，完成 TCP 握手后，服務器和客戶端執行 TLS 握手，以接收雙方共同的私鑰并以此進行特定的會話。然后，利用公鑰加密來保證它們之間交換的所有數據安全。盡管這個過程發生了很多事情，但這是 TLS 層為我們實現的東西。我們只需要正確設置TLS服務器（或客戶端）即可；

GO 中 HTTP 和 HTTPS 服務器之間的實際差異很小。

2.TLS 的優點

• 加密： TLS/SSL 可以幫助使用加密保護傳輸的數據
• 互操作性：TLS/SSL 適用于大多數 Web 瀏覽器，包括 Microsoft Internet Explorer 以及大多數操作系統和 Web 服務器
• 算法靈活性：TLS/SSL 為安全會話期間使用的身份驗證機制、加密算法和散列算法提供操作
• 易于部署：許多應用程序 TLS/SSL 臨時在 windows server 2003 操作系統上
• 使用方便：因為我們在應用層下實現了 TLS/SSL，所以它的大部分操作對客戶端是完全不可見的

3.公鑰加密技術

在介紹 Go 使用 TLS 中如何設置 HTTPS 服務器的代碼之前，讓我們談談證書。在上面的圖中，您會注意到服務器是其第一個 ServerHello 消息的一部分，將證書發送給客戶端。正式地，這些被稱為 X.509 證書，由 RFC 5280 描述。

證書是將服務器的公鑰及其身份和受信任機構（通常是證書授權）簽名的標準方法。舉個例子，在以前通過網上銀行進行支付時，需要一個安全的雙方都信任的機構頒發一個憑證。

比如當訪問 www.xxbank.com 時，它帶有 xxbank 的公鑰證書——被受信任的機構（Certificate Authority，簡稱 CA），這個證書簽名可以有多個。（由 A 簽名的銀行 key 可以由 B 簽名，該 key 可以由 C 簽名，等等）

TLS 依賴公鑰加密法對信息進行加密，在這種情況下，雙方都擁有自己的密鑰對。其中包括一個免費公開的公鑰，和一個只有其所有者知道的私鑰。

任何人都可以使用公鑰對信息進行加密，但只有用相應的私鑰才能對其進行解密。使用該協議，希望進行私密通信的雙方可以交換他們的公鑰，然后可以用公鑰來保證所有后續通信的安全，而這種方式只能由持有相應私鑰的預定收件人的主人來閱讀。

服務器檢查它們都支持的最高 SSL/TLS 版本，從一個客戶端選項（如果它支持一個）中選擇一個密碼套件，并可選擇選擇一種壓縮方法。在此基本設置完成后，服務器提供其證書。此證書必須由客戶端本身或客戶端信任的一方信任。在驗證了證書并確定該服務器確實是他聲稱的人（而不是中間人）之后，交換了一個密鑰。這可以是一個公鑰，“PreMasterSecret”，也可以是任何東西，具體取決于密碼套件。

服務器和客戶端現在都可以計算對稱加密的密鑰。握手完成，兩臺主機可以安全通信。通過完成來關閉連接。 TCP 連接雙方都會知道連接被不當終止。連接不會因此而受到損害，只會中斷。

4.Go 內置的安全服務函數

net/http 的設計者友好地提供了一個我們熟悉的 TLS 的變體：ListenAndServe 函數，我們已經很熟悉了。

func ListenAndServeTLS(addr, certFile, keyFile string, handler Handler) error

ListenAndServeTLS? 的使用和感覺幾乎與 ListenAnd Serve? 完全一樣，只是它有兩個額外的參數：certFile? 和 keyFile?。如果你碰巧有證書和私鑰的 PEM 文件，那么服務 HTTPS 加密連接只是將這些文件的名稱傳遞給 ListenAndServeTLS 的問題。

http.ListenAndServeTLS(":8080", "cert.pem", "key.pem", nil)

這看起來超級方便。為了能夠本地測試，使用自簽名證書通常非常有用。自簽名證書是帶有公共密鑰 P 的某些實體 E 的證書，但該密鑰不是由已知證書授權簽名，而是由 P 本身簽名。雖然自簽名的證書還有一些其他合法用途，但我們將重點介紹它們在這里進行測試的用途。

GO 的標準庫對與加密，TLS 和證書相關的所有內容都有很好的支持。讓我們看看如何在 GO 中生成自簽名的證書！

使用crypto/ecdsa，crypto/elliptic? 和 crypto/rand 包生成一對密鑰對：

privateKey, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), rand.Reader)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to generate private key: %v", err)
}

創建 證書模板：

serialNumberLimit := new(big.Int).Lsh(big.NewInt(1), 128)
serialNumber, err := rand.Int(rand.Reader, serialNumberLimit)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to generate serial number: %v", err)
}

template := x509.Certificate{
  SerialNumber: serialNumber,
  Subject: pkix.Name{
    Organization: []string{"My Corp"},
  },
  DNSNames:  []string{"localhost"},
  NotBefore: time.Now(),
  NotAfter:  time.Now().Add(3 * time.Hour),

  KeyUsage:              x509.KeyUsageDigitalSignature,
  ExtKeyUsage:           []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth},
  BasicConstraintsValid: true,
}

每個證書都需要一個唯一的序列號；通常，證書局將將這些存儲在某些數據庫中，但是對于我們本地的需求，將有一個隨機的 128 位編號可以做到。這是摘要的前幾行所做的。

接下來是 x509.certificate 模板。有關字段含義的更多信息，請參見 Crypto/X509 包文檔以及 RFC5280 。我們只需注意，證書有效期為 3 小時，僅對 localhost 域有效。

derBytes, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &template, &template, &privateKey.PublicKey, privateKey)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to create certificate: %v", err)
}

該證書是由模板創建的，并用我們之前生成的私鑰簽名。請注意，&template? 都在 createCertificate?的 template? 和 parent 參數中傳遞。后者是使該證書自我簽名的原因。

我們擁有服務器及其證書的私鑰（其中包含公共密鑰等）。現在剩下的就是將它們序列化為文件。首先，證書：

pemCert := pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "CERTIFICATE", Bytes: derBytes})
if pemCert == nil {
  log.Fatal("Failed to encode certificate to PEM")
}
if err := os.WriteFile("cert.pem", pemCert, 0644); err != nil {
  log.Fatal(err)
}
log.Print("wrote cert.pem\n")

然后，生成私鑰：

privBytes, err := x509.MarshalPKCS8PrivateKey(privateKey)
if err != nil {
  log.Fatalf("Unable to marshal private key: %v", err)
}
pemKey := pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "PRIVATE KEY", Bytes: privBytes})
if pemKey == nil {
  log.Fatal("Failed to encode key to PEM")
}
if err := os.WriteFile("key.pem", pemKey, 0600); err != nil {
  log.Fatal(err)
}
log.Print("wrote key.pem\n")

我們將證書和密鑰序列化為 PEM 文件，看起來像這樣（用于證書）：

-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIBbjCCARSgAwIBAgIRALBCBgLhD1I/4S0fRZv6yfcwCgYIKoZIzj0EAwIwEjEQ
MA4GA1UEChMHTXkgQ29ycDAeFw0yMTAzMjcxNDI1NDlaFw0yMTAzMjcxNzI1NDla
MBIxEDAOBgNVBAoTB015IENvcnAwWTATBgcqhkjOPQIBBggqhkjOPQMBBwNCAASf
wNSifB2LWDeb6xUAWbwnBQ2raSQTqqpaR1C1eEiy6cgqUiiOlr4jUDDiFCly+AS9
pNNe8o63/Gab/98dwFNQo0swSTAOBgNVHQ8BAf8EBAMCB4AwEwYDVR0lBAwwCgYI
KwYBBQUHAwEwDAYDVR0TAQH/BAIwADAUBgNVHREEDTALgglsb2NhbGhvc3QwCgYI
KoZIzj0EAwIDSAAwRQIgYlJYGIwSvA+AmsHe8P34B5+hlfWEK4+kBmydJ65XJZMC
IQCzg5aihUXh7Rm0L1K3JrG7eRuTuFSkHoAhzk4cy6FqfQ==
-----END CERTIFICATE-----

5.HTTPS 服務器

例如：

package main

import (
 "io"
 "log"
 "net/http"
)

func main() {
 http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
  io.WriteString(w, "Hello, TLS!\n")
 })

 // One can use generate_cert.go in crypto/tls to generate cert.pem and key.pem.
 log.Printf("About to listen on 8080. Go to https://127.0.0.1:8080/")
 err := http.ListenAndServeTLS(":8080", "cert.pem", "key.pem", nil)
 log.Fatal(err)
}

參考鏈接：

Go HTTPS servers with TLS安全問題，讓人既愛又恨，不管是云原生應用還是本地或其他，安全是任何應用程序的一個重要特性。但往往很多時候，安全問題被忽視，成為最后考慮的問題，這樣的結果就是：一旦出現問題，就會帶來災難性結果。

傳統環境有豐富的工具和既定的安全最佳實踐，但對于云原生應用來說，情況就不一樣了，云原生應用往往采取幾個小的、往往是短暫的微服務的形式。雖然這種架構提供了巨大的靈活性和可擴展性優勢，但它也為潛在的攻擊者創造了一個明顯的機會：服務之間的每一次通信都是通過網絡傳輸的，從而使其被竊聽和篡改。

6.TLS 簡要介紹

TLS（Transport Layer Security，安全傳輸層），是一種加密協議，旨在通過計算機網絡提供通信安全。TLS 是建立在傳輸層 TCP 協議之上的協議，服務于應用層，它的前身是 SSL（Secure Socket Layer，安全套接字層），它實現了將應用層的報文進行加密后再交由 TCP 進行傳輸的功能。

TLS 確保沒有第三方可以竊聽或篡改任何消息。它的使用是無處不在和廣泛的，它在 RFC 8446 中進行了描述。

當客戶端通過普通 HTTP 連接到服務器時，它開始在完成標準 TCP 握手（SYN-> SYN -ACK-> ACK）后立即發送 TCP 數據包包裹的明文數據。使用 TLS ，情況更加復雜。

如上圖中，完成 TCP 握手后，服務器和客戶端執行 TLS 握手，以接收雙方共同的私鑰并以此進行特定的會話。然后，利用公鑰加密來保證它們之間交換的所有數據安全。盡管這個過程發生了很多事情，但這是 TLS 層為我們實現的東西。我們只需要正確設置TLS服務器（或客戶端）即可；

GO 中 HTTP 和 HTTPS 服務器之間的實際差異很小。

7.TLS 的優點

加密： TLS/SSL 可以幫助使用加密保護傳輸的數據

互操作性：TLS/SSL 適用于大多數 Web 瀏覽器，包括 Microsoft Internet Explorer 以及大多數操作系統和 Web 服務器

算法靈活性：TLS/SSL 為安全會話期間使用的身份驗證機制、加密算法和散列算法提供操作

易于部署：許多應用程序 TLS/SSL 臨時在 windows server 2003 操作系統上

使用方便：因為我們在應用層下實現了 TLS/SSL，所以它的大部分操作對客戶端是完全不可見的

8.公鑰加密技術

在介紹 Go 使用 TLS 中如何設置 HTTPS 服務器的代碼之前，讓我們談談證書。在上面的圖中，您會注意到服務器是其第一個 ServerHello 消息的一部分，將證書發送給客戶端。正式地，這些被稱為 X.509 證書，由 RFC 5280 描述。

證書是將服務器的公鑰及其身份和受信任機構（通常是證書授權）簽名的標準方法。舉個例子，在以前通過網上銀行進行支付時，需要一個安全的雙方都信任的機構頒發一個憑證。

比如當訪問 www.xxbank.com 時，它帶有 xxbank 的公鑰證書——被受信任的機構（Certificate Authority，簡稱 CA），這個證書簽名可以有多個。（由 A 簽名的銀行 key 可以由 B 簽名，該 key 可以由 C 簽名，等等）

TLS 依賴公鑰加密法對信息進行加密，在這種情況下，雙方都擁有自己的密鑰對。其中包括一個免費公開的公鑰，和一個只有其所有者知道的私鑰。

任何人都可以使用公鑰對信息進行加密，但只有用相應的私鑰才能對其進行解密。使用該協議，希望進行私密通信的雙方可以交換他們的公鑰，然后可以用公鑰來保證所有后續通信的安全，而這種方式只能由持有相應私鑰的預定收件人的主人來閱讀。

服務器檢查它們都支持的最高 SSL/TLS 版本，從一個客戶端選項（如果它支持一個）中選擇一個密碼套件，并可選擇選擇一種壓縮方法。在此基本設置完成后，服務器提供其證書。此證書必須由客戶端本身或客戶端信任的一方信任。在驗證了證書并確定該服務器確實是他聲稱的人（而不是中間人）之后，交換了一個密鑰。這可以是一個公鑰，“PreMasterSecret”，也可以是任何東西，具體取決于密碼套件。

服務器和客戶端現在都可以計算對稱加密的密鑰。握手完成，兩臺主機可以安全通信。通過完成來關閉連接。 TCP 連接雙方都會知道連接被不當終止。連接不會因此而受到損害，只會中斷。

9.Go 內置的安全服務函數

net/http 的設計者友好地提供了一個我們熟悉的 TLS 的變體：ListenAndServe 函數，我們已經很熟悉了。

func ListenAndServeTLS(addr, certFile, keyFile string, handler Handler) error

ListenAndServeTLS? 的使用和感覺幾乎與 ListenAnd Serve? 完全一樣，只是它有兩個額外的參數：certFile? 和 keyFile?。如果你碰巧有證書和私鑰的 PEM 文件，那么服務 HTTPS 加密連接只是將這些文件的名稱傳遞給 ListenAndServeTLS 的問題。

http.ListenAndServeTLS(":8080", "cert.pem", "key.pem", nil)

這看起來超級方便。為了能夠本地測試，使用自簽名證書通常非常有用。自簽名證書是帶有公共密鑰 P 的某些實體 E 的證書，但該密鑰不是由已知證書授權簽名，而是由 P 本身簽名。雖然自簽名的證書還有一些其他合法用途，但我們將重點介紹它們在這里進行測試的用途。

GO 的標準庫對與加密，TLS 和證書相關的所有內容都有很好的支持。讓我們看看如何在 GO 中生成自簽名的證書！

使用crypto/ecdsa，crypto/elliptic? 和 crypto/rand 包生成一對密鑰對：

privateKey, err := ecdsa.GenerateKey(elliptic.P256(), rand.Reader)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to generate private key: %v", err)
}

創建 證書模板：

serialNumberLimit := new(big.Int).Lsh(big.NewInt(1), 128)
serialNumber, err := rand.Int(rand.Reader, serialNumberLimit)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to generate serial number: %v", err)
}

template := x509.Certificate{
  SerialNumber: serialNumber,
  Subject: pkix.Name{
    Organization: []string{"My Corp"},
  },
  DNSNames:  []string{"localhost"},
  NotBefore: time.Now(),
  NotAfter:  time.Now().Add(3 * time.Hour),

  KeyUsage:              x509.KeyUsageDigitalSignature,
  ExtKeyUsage:           []x509.ExtKeyUsage{x509.ExtKeyUsageServerAuth},
  BasicConstraintsValid: true,
}

每個證書都需要一個唯一的序列號；通常，證書局將將這些存儲在某些數據庫中，但是對于我們本地的需求，將有一個隨機的 128 位編號可以做到。這是摘要的前幾行所做的。

接下來是 x509.certificate 模板。有關字段含義的更多信息，請參見 Crypto/X509 包文檔以及 RFC5280 。我們只需注意，證書有效期為 3 小時，僅對 localhost 域有效。

derBytes, err := x509.CreateCertificate(rand.Reader, &template, &template, &privateKey.PublicKey, privateKey)
if err != nil {
  log.Fatalf("Failed to create certificate: %v", err)
}

該證書是由模板創建的，并用我們之前生成的私鑰簽名。請注意，&template? 都在 createCertificate?的 template? 和 parent 參數中傳遞。后者是使該證書自我簽名的原因。

我們擁有服務器及其證書的私鑰（其中包含公共密鑰等）。現在剩下的就是將它們序列化為文件。首先，證書：

pemCert := pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "CERTIFICATE", Bytes: derBytes})
if pemCert == nil {
  log.Fatal("Failed to encode certificate to PEM")
}
if err := os.WriteFile("cert.pem", pemCert, 0644); err != nil {
  log.Fatal(err)
}
log.Print("wrote cert.pem\n")

然后，生成私鑰：

privBytes, err := x509.MarshalPKCS8PrivateKey(privateKey)
if err != nil {
  log.Fatalf("Unable to marshal private key: %v", err)
}
pemKey := pem.EncodeToMemory(&pem.Block{Type: "PRIVATE KEY", Bytes: privBytes})
if pemKey == nil {
  log.Fatal("Failed to encode key to PEM")
}
if err := os.WriteFile("key.pem", pemKey, 0600); err != nil {
  log.Fatal(err)
}
log.Print("wrote key.pem\n")

我們將證書和密鑰序列化為 PEM 文件，看起來像這樣（用于證書）：

-----BEGIN CERTIFICATE-----
MIIBbjCCARSgAwIBAgIRALBCBgLhD1I/4S0fRZv6yfcwCgYIKoZIzj0EAwIwEjEQ
MA4GA1UEChMHTXkgQ29ycDAeFw0yMTAzMjcxNDI1NDlaFw0yMTAzMjcxNzI1NDla
MBIxEDAOBgNVBAoTB015IENvcnAwWTATBgcqhkjOPQIBBggqhkjOPQMBBwNCAASf
wNSifB2LWDeb6xUAWbwnBQ2raSQTqqpaR1C1eEiy6cgqUiiOlr4jUDDiFCly+AS9
pNNe8o63/Gab/98dwFNQo0swSTAOBgNVHQ8BAf8EBAMCB4AwEwYDVR0lBAwwCgYI
KwYBBQUHAwEwDAYDVR0TAQH/BAIwADAUBgNVHREEDTALgglsb2NhbGhvc3QwCgYI
KoZIzj0EAwIDSAAwRQIgYlJYGIwSvA+AmsHe8P34B5+hlfWEK4+kBmydJ65XJZMC
IQCzg5aihUXh7Rm0L1K3JrG7eRuTuFSkHoAhzk4cy6FqfQ==
-----END CERTIFICATE-----

10.HTTPS 服務器

例如：

package main

import (
 "io"
 "log"
 "net/http"
)

func main() {
 http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, req *http.Request) {
  io.WriteString(w, "Hello, TLS!\n")
 })

 // One can use generate_cert.go in crypto/tls to generate cert.pem and key.pem.
 log.Printf("About to listen on 8080. Go to https://127.0.0.1:8080/")
 err := http.ListenAndServeTLS(":8080", "cert.pem", "key.pem", nil)
 log.Fatal(err)
}

參考鏈接：

Go HTTPS servers with TLS