基于 TrueLicense 的项目证书验证

一、简述

开发的软件产品在交付使用的时候，往往有一段时间的试用期，这期间我们不希望自己的代码被客户二次拷贝，这个时候 license 就派上用场了，license 的功能包括设定有效期、绑定 ip、绑定 mac 等。授权方直接生成一个 license 给使用方使用，如果需要延长试用期，也只需要重新生成一份 license 即可，无需手动修改源代码。

TrueLicense 是一个开源的证书管理引擎，详细介绍见 https://truelicense.java.net/

首先介绍下 license 授权机制的原理：

1. 生成密钥对，包含私钥和公钥。
2. 授权者保留私钥，使用私钥对授权信息诸如使用截止日期，mac 地址等内容生成 license 签名证书。
3. 公钥给使用者，放在代码中使用，用于验证 license 签名证书是否符合使用条件。

二、生成密钥对

以下命令在 window cmd 命令窗口执行，注意当前执行目录，最后生成的密钥对即在该目录下：
1、首先要用 KeyTool 工具来生成私匙库：（-alias别名 -validity 3650 表示10年有效）

keytool -genkey -alias privatekey -keysize 1024 -keystore privateKeys.store -validity 3650

2、然后把私匙库内的证书导出到一个文件当中

keytool -export -alias privatekey -file certfile.cer -keystore privateKeys.store

3、然后再把这个证书文件导入到公匙库

keytool -import -alias publiccert -file certfile.cer -keystore publicCerts.store

最后生成的文件 privateKeys.store（私钥）、publicCerts.store（公钥）拷贝出来备用。

三、准备工作

首先，我们需要引入 truelicense 的 jar 包，用于实现我们的证书管理。

<dependency>
      <groupId>de.schlichtherle.truelicense</groupId>
      <artifactId>truelicense-core</artifactId>
      <version>1.33</version>
</dependency>

然后，我们建立一个单例模式下的证书管理器。

public class LicenseManagerHolder {

    private static volatile LicenseManager licenseManager = null;

    private LicenseManagerHolder() {
    }

    public static LicenseManager getLicenseManager(LicenseParam param) {
        if (licenseManager == null) {
            synchronized (LicenseManagerHolder.class) {
                if (licenseManager == null) {
                    licenseManager = new LicenseManager(param);
                }
            }
        }
        return licenseManager;
    }
}

四、利用私钥生成证书

利用私钥生成证书，我们需要两部分内容，一部分是私钥的配置信息（私钥的配置信息在生成私钥库的过程中获得），一部分是自定义的项目证书信息。如下展示：

########## 私钥的配置信息 ###########
# 私钥的别名
private.key.alias=privatekey
# privateKeyPwd（该密码是生成密钥对的密码 — 需要妥善保管，不能让使用者知道）
private.key.pwd=123456
# keyStorePwd（该密码是访问密钥库的密码 — 使用 keytool 生成密钥对时设置，使用者知道该密码）
key.store.pwd=123456
# 项目的唯一识别码
subject=demo
# 密钥库的地址（放在 resource 目录下）
priPath=/privateKeys.store

########## license content ###########
# 发布日期
issuedTime=2019-09-12
# 有效开始日期
notBefore=2019-09-12
# 有效截止日期
notAfter=2019-12-30
# ip 地址
ipAddress=192.168.31.25
# mac 地址
macAddress=5C-C5-D4-3E-CA-A6
# 使用者类型，用户(user)、电脑(computer)、其他（else）
consumerType=user
# 证书允许使用的消费者数量
consumerAmount=1
# 证书说明
info=power by xiamen yungu


#生成证书的地址
licPath=D:\\license.lic

接下来，就是如何生成证书的实操部分了

@Slf4j
public class CreateLicense {

    /**
     * X500Princal 是一个证书文件的固有格式，详见API
     */
    private final static X500Principal DEFAULT_HOLDERAND_ISSUER = new X500Principal("CN=Duke, OU=JavaSoft, O=Sun Microsystems, C=US");

    private String priAlias;
    private String privateKeyPwd;
    private String keyStorePwd;
    private String subject;
    private String priPath;

    private String issued;
    private String notBefore;
    private String notAfter;
    private String ipAddress;
    private String macAddress;
    private String consumerType;
    private int consumerAmount;
    private String info;

    private String licPath;


    /**
     * 构造器，参数初始化
     *
     * @param confPath 参数配置文件路径
     */
    public CreateLicense(String confPath) {
        // 获取参数
        Properties prop = new Properties();
        try (InputStream in = getClass().getResourceAsStream(confPath)) {
            prop.load(in);
        } catch (IOException e) {
            log.error("CreateLicense Properties load inputStream error.", e);
        }
        //common param
        priAlias = prop.getProperty("private.key.alias");
        privateKeyPwd = prop.getProperty("private.key.pwd");
        keyStorePwd = prop.getProperty("key.store.pwd");
        subject = prop.getProperty("subject");
        priPath = prop.getProperty("priPath");
        // license content
        issued = prop.getProperty("issuedTime");
        notBefore = prop.getProperty("notBefore");
        notAfter = prop.getProperty("notAfter");
        ipAddress = prop.getProperty("ipAddress");
        macAddress = prop.getProperty("macAddress");
        consumerType = prop.getProperty("consumerType");
        consumerAmount = Integer.valueOf(prop.getProperty("consumerAmount"));
        info = prop.getProperty("info");

        licPath = prop.getProperty("licPath");
    }


    /**
     * 生成证书，在证书发布者端执行
     *
     * @throws Exception
     */
    public void create() throws Exception {
        LicenseManager licenseManager = LicenseManagerHolder.getLicenseManager(initLicenseParams());
        licenseManager.store(buildLicenseContent(), new File(licPath));
        log.info("------ 证书发布成功 ------");
    }

    /**
     * 初始化证书的相关参数
     *
     * @return
     */
    private LicenseParam initLicenseParams() {
        Class<CreateLicense> clazz = CreateLicense.class;
        Preferences preferences = Preferences.userNodeForPackage(clazz);
        // 设置对证书内容加密的对称密码
        CipherParam cipherParam = new DefaultCipherParam(keyStorePwd);
        // 参数 1,2 从哪个Class.getResource()获得密钥库;
        // 参数 3 密钥库的别名;
        // 参数 4 密钥库存储密码;
        // 参数 5 密钥库密码
        KeyStoreParam privateStoreParam = new DefaultKeyStoreParam(clazz, priPath, priAlias, keyStorePwd, privateKeyPwd);
        // 返回生成证书时需要的参数
        return new DefaultLicenseParam(subject, preferences, privateStoreParam, cipherParam);
    }

    /**
     * 通过外部配置文件构建证书的的相关信息
     *
     * @return
     * @throws ParseException
     */
    public LicenseContent buildLicenseContent() throws ParseException {
        LicenseContent content = new LicenseContent();
        SimpleDateFormat formate = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        content.setConsumerAmount(consumerAmount);
        content.setConsumerType(consumerType);
        content.setHolder(DEFAULT_HOLDERAND_ISSUER);
        content.setIssuer(DEFAULT_HOLDERAND_ISSUER);
        content.setIssued(formate.parse(issued));
        content.setNotBefore(formate.parse(notBefore));
        content.setNotAfter(formate.parse(notAfter));
        content.setInfo(info);
        // 扩展字段
        Map<String, String> map = new HashMap<>(4);
        map.put("ip", ipAddress);
        map.put("mac", macAddress);
        content.setExtra(map);
        return content;
    }
}

最后，来尝试生成一份证书吧！

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CreateLicense clicense = new CreateLicense("/licenseCreateParam.properties");
        clicense.create();
    }

四、利用公钥验证证书

利用公钥生成证书，我们需要有公钥库、license 证书等信息。

########## 公钥的配置信息 ###########
# 公钥别名
public.alias=publiccert
# 该密码是访问密钥库的密码 — 使用 keytool 生成密钥对时设置，使用者知道该密码
key.store.pwd=123456
# 项目的唯一识别码 — 和私钥的 subject 保持一致
subject = yungu
# 证书路径（我这边配置在了 linux 根路径下，即 /license.lic ）
license.dir=/license.lic
# 公共库路径（放在 resource 目录下）
public.store.path=/publicCerts.store

接下来就是怎么用公钥验证 license 证书，怎样验证 ip、mac 地址等信息的过程了~

@Slf4j
public class VerifyLicense {

    private String pubAlias;
    private String keyStorePwd;
    private String subject;
    private String licDir;
    private String pubPath;

    public VerifyLicense() {
        // 取默认配置
        setConf("/licenseVerifyParam.properties");
    }

    public VerifyLicense(String confPath) {
        setConf(confPath);
    }

    /**
     * 通过外部配置文件获取配置信息
     *
     * @param confPath 配置文件路径
     */
    private void setConf(String confPath) {
        // 获取参数
        Properties prop = new Properties();
        InputStream in = getClass().getResourceAsStream(confPath);
        try {
            prop.load(in);
        } catch (IOException e) {
            log.error("VerifyLicense Properties load inputStream error.", e);
        }
        this.subject = prop.getProperty("subject");
        this.pubAlias = prop.getProperty("public.alias");
        this.keyStorePwd = prop.getProperty("key.store.pwd");
        this.licDir = prop.getProperty("license.dir");
        this.pubPath = prop.getProperty("public.store.path");
    }

    /**
     * 安装证书证书
     */
    public void install() {
        try {
            LicenseManager licenseManager = getLicenseManager();
            licenseManager.install(new File(licDir));
            log.info("安装证书成功!");
        } catch (Exception e) {
            log.error("安装证书失败!", e);
            Runtime.getRuntime().halt(1);
        }

    }

    private LicenseManager getLicenseManager() {
        return LicenseManagerHolder.getLicenseManager(initLicenseParams());
    }

    /**
     * 初始化证书的相关参数
     */
    private LicenseParam initLicenseParams() {
        Class<VerifyLicense> clazz = VerifyLicense.class;
        Preferences pre = Preferences.userNodeForPackage(clazz);
        CipherParam cipherParam = new DefaultCipherParam(keyStorePwd);
        KeyStoreParam pubStoreParam = new DefaultKeyStoreParam(clazz, pubPath, pubAlias, keyStorePwd, null);
        return new DefaultLicenseParam(subject, pre, pubStoreParam, cipherParam);
    }

    /**
     * 验证证书的合法性
     */
    public boolean vertify() {
        try {
            LicenseManager licenseManager = getLicenseManager();
            LicenseContent verify = licenseManager.verify();
            log.info("验证证书成功!");
            Map<String, String> extra = (Map) verify.getExtra();
            String ip = extra.get("ip");
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();
            String localIp = inetAddress.toString().split("/")[1];
            if (!Objects.equals(ip, localIp)) {
                log.error("IP 地址验证不通过");
                return false;
            }
            String mac = extra.get("mac");
            String localMac = getLocalMac(inetAddress);
            if (!Objects.equals(mac, localMac)) {
                log.error("MAC 地址验证不通过");
                return false;
            }
            log.info("IP、MAC地址验证通过");
            return true;
        } catch (LicenseContentException ex) {
            log.error("证书已经过期!", ex);
            return false;
        } catch (Exception e) {
            log.error("验证证书失败!", e);
            return false;
        }
    }

    /**
     * 得到本机 mac 地址
     *
     * @param inetAddress
     * @throws SocketException
     */
    private String getLocalMac(InetAddress inetAddress) throws SocketException {
        //获取网卡，获取地址
        byte[] mac = NetworkInterface.getByInetAddress(inetAddress).getHardwareAddress();
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < mac.length; i++) {
            if (i != 0) {
                sb.append("-");
            }
            //字节转换为整数
            int temp = mac[i] & 0xff;
            String str = Integer.toHexString(temp);
            if (str.length() == 1) {
                sb.append("0" + str);
            } else {
                sb.append(str);
            }
        }
        return sb.toString().toUpperCase();
    }
}

有了公钥的验证过程了，等下！事情还没结束呢！我们需要在项目启动的时候，安装 licnese 证书，然后验证ip、mac 等信息。如果校验不通过，就阻止项目启动！

@Component
public class LicenseCheck {

    @PostConstruct
    public void init() {
        VerifyLicense vlicense = new VerifyLicense();
        vlicense.install();
        if (!vlicense.vertify()) {
            Runtime.getRuntime().halt(1);
        }
    }
}