Issue 2188: Documentation hint about disabling proxy detection.
[python.git] / Doc / library / ssl.rst
blobbd16ca9ad888c8a22360b87a5a0807272c9dbabe
2 :mod:`ssl` --- SSL wrapper for socket objects
3 ====================================================================
5 .. module:: ssl
6    :synopsis: SSL wrapper for socket objects
8 .. moduleauthor:: Bill Janssen <bill.janssen@gmail.com>
10 .. versionadded:: 2.6
12 .. sectionauthor::  Bill Janssen <bill.janssen@gmail.com>
15 .. index:: single: OpenSSL; (use in module ssl)
17 .. index:: TLS, SSL, Transport Layer Security, Secure Sockets Layer
19 This module provides access to Transport Layer Security (often known
20 as "Secure Sockets Layer") encryption and peer authentication
21 facilities for network sockets, both client-side and server-side.
22 This module uses the OpenSSL library. It is available on all modern
23 Unix systems, Windows, Mac OS X, and probably additional
24 platforms, as long as OpenSSL is installed on that platform.
26 .. note::
28    Some behavior may be platform dependent, since calls are made to the operating
29    system socket APIs.  The installed version of OpenSSL may also cause
30    variations in behavior.
32 This section documents the objects and functions in the ``ssl`` module;
33 for more general information about TLS, SSL, and certificates, the
34 reader is referred to the documents in the "See Also" section at
35 the bottom.
37 This module provides a class, :class:`ssl.SSLSocket`, which is
38 derived from the :class:`socket.socket` type, and provides
39 a socket-like wrapper that also encrypts and decrypts the data
40 going over the socket with SSL.  It supports additional
41 :meth:`read` and :meth:`write` methods, along with a method, :meth:`getpeercert`,
42 to retrieve the certificate of the other side of the connection, and
43 a method, :meth:`cipher`, to retrieve the cipher being used for the
44 secure connection.
46 Functions, Constants, and Exceptions
47 ------------------------------------
49 .. exception:: SSLError
51    Raised to signal an error from the underlying SSL implementation.  This 
52    signifies some problem in the higher-level
53    encryption and authentication layer that's superimposed on the underlying
54    network connection.  This error is a subtype of :exc:`socket.error`, which
55    in turn is a subtype of :exc:`IOError`.
57 .. function:: wrap_socket (sock, keyfile=None, certfile=None, server_side=False, cert_reqs=CERT_NONE, ssl_version={see docs}, ca_certs=None)
59    Takes an instance ``sock`` of :class:`socket.socket`, and returns an instance of :class:`ssl.SSLSocket`, a subtype
60    of :class:`socket.socket`, which wraps the underlying socket in an SSL context.
61    For client-side sockets, the context construction is lazy; if the underlying socket isn't
62    connected yet, the context construction will be performed after :meth:`connect` is called
63    on the socket.  For server-side sockets, if the socket has no remote peer, it is assumed
64    to be a listening socket, and the server-side SSL wrapping is automatically performed
65    on client connections accepted via the :meth:`accept` method.  :func:`wrap_socket` may
66    raise :exc:`SSLError`.
68    The ``keyfile`` and ``certfile`` parameters specify optional files which contain a certificate
69    to be used to identify the local side of the connection.  See the discussion of :ref:`ssl-certificates`
70    for more information on how the certificate is stored in the ``certfile``.
72    Often the private key is stored
73    in the same file as the certificate; in this case, only the ``certfile`` parameter need be
74    passed.  If the private key is stored in a separate file, both parameters must be used.
75    If the private key is stored in the ``certfile``, it should come before the first certificate
76    in the certificate chain::
78       -----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
79       ... (private key in base64 encoding) ...
80       -----END RSA PRIVATE KEY-----
81       -----BEGIN CERTIFICATE-----
82       ... (certificate in base64 PEM encoding) ...
83       -----END CERTIFICATE-----
85    The parameter ``server_side`` is a boolean which identifies whether server-side or client-side
86    behavior is desired from this socket.
88    The parameter ``cert_reqs`` specifies whether a certificate is
89    required from the other side of the connection, and whether it will
90    be validated if provided.  It must be one of the three values
91    :const:`CERT_NONE` (certificates ignored), :const:`CERT_OPTIONAL` (not required,
92    but validated if provided), or :const:`CERT_REQUIRED` (required and
93    validated).  If the value of this parameter is not :const:`CERT_NONE`, then
94    the ``ca_certs`` parameter must point to a file of CA certificates.
96    The ``ca_certs`` file contains a set of concatenated "certification authority" certificates,
97    which are used to validate certificates passed from the other end of the connection.
98    See the discussion of :ref:`ssl-certificates` for more information about how to arrange
99    the certificates in this file.
101    The parameter ``ssl_version`` specifies which version of the SSL protocol to use.
102    Typically, the server chooses a particular protocol version, and the client
103    must adapt to the server's choice.  Most of the versions are not interoperable
104    with the other versions.  If not specified, for client-side operation, the
105    default SSL version is SSLv3; for server-side operation, SSLv23.  These
106    version selections provide the most compatibility with other versions.
108    Here's a table showing which versions in a client (down the side)
109    can connect to which versions in a server (along the top):
111      .. table::
113        ========================  =========  =========  ==========  =========
114         *client* / **server**    **SSLv2**  **SSLv3**  **SSLv23**  **TLSv1**
115        ------------------------  ---------  ---------  ----------  ---------
116         *SSLv2*                    yes        no         yes*        no
117         *SSLv3*                    yes        yes        yes         no
118         *SSLv23*                   yes        no         yes         no
119         *TLSv1*                    no         no         yes         yes
120        ========================  =========  =========  ==========  =========
122    In some older versions of OpenSSL (for instance, 0.9.7l on OS X 10.4),
123    an SSLv2 client could not connect to an SSLv23 server.
125 .. function:: RAND_status()
127    Returns True if the SSL pseudo-random number generator has been
128    seeded with 'enough' randomness, and False otherwise.  You can use
129    :func:`ssl.RAND_egd` and :func:`ssl.RAND_add` to increase the randomness
130    of the pseudo-random number generator.
132 .. function:: RAND_egd(path)
134    If you are running an entropy-gathering daemon (EGD) somewhere, and ``path``
135    is the pathname of a socket connection open to it, this will read
136    256 bytes of randomness from the socket, and add it to the SSL pseudo-random number generator
137    to increase the security of generated secret keys.  This is typically only
138    necessary on systems without better sources of randomness.
140    See http://egd.sourceforge.net/ or http://prngd.sourceforge.net/ for
141    sources of entropy-gathering daemons.
143 .. function:: RAND_add(bytes, entropy)
145    Mixes the given ``bytes`` into the SSL pseudo-random number generator.
146    The parameter ``entropy`` (a float) is a lower bound on the entropy
147    contained in string (so you can always use :const:`0.0`).
148    See :rfc:`1750` for more information on sources of entropy.
150 .. function:: cert_time_to_seconds(timestring)
152    Returns a floating-point value containing a normal seconds-after-the-epoch time
153    value, given the time-string representing the "notBefore" or "notAfter" date
154    from a certificate.
156    Here's an example::
158      >>> import ssl
159      >>> ssl.cert_time_to_seconds("May  9 00:00:00 2007 GMT")
160      1178694000.0
161      >>> import time
162      >>> time.ctime(ssl.cert_time_to_seconds("May  9 00:00:00 2007 GMT"))
163      'Wed May  9 00:00:00 2007'
164      >>> 
166 .. function:: get_server_certificate (addr, ssl_version=PROTOCOL_SSLv3, ca_certs=None)
168    Given the address ``addr`` of an SSL-protected server, as a
169    (*hostname*, *port-number*) pair, fetches the server's certificate,
170    and returns it as a PEM-encoded string.  If ``ssl_version`` is
171    specified, uses that version of the SSL protocol to attempt to
172    connect to the server.  If ``ca_certs`` is specified, it should be
173    a file containing a list of root certificates, the same format as
174    used for the same parameter in :func:`wrap_socket`.  The call will
175    attempt to validate the server certificate against that set of root
176    certificates, and will fail if the validation attempt fails.
178 .. function:: DER_cert_to_PEM_cert (DER_cert_bytes)
180    Given a certificate as a DER-encoded blob of bytes, returns a PEM-encoded
181    string version of the same certificate.
183 .. function:: PEM_cert_to_DER_cert (PEM_cert_string)
185    Given a certificate as an ASCII PEM string, returns a DER-encoded
186    sequence of bytes for that same certificate.
188 .. data:: CERT_NONE
190    Value to pass to the ``cert_reqs`` parameter to :func:`sslobject`
191    when no certificates will be required or validated from the other
192    side of the socket connection.
194 .. data:: CERT_OPTIONAL
196    Value to pass to the ``cert_reqs`` parameter to :func:`sslobject`
197    when no certificates will be required from the other side of the
198    socket connection, but if they are provided, will be validated.
199    Note that use of this setting requires a valid certificate
200    validation file also be passed as a value of the ``ca_certs``
201    parameter.
203 .. data:: CERT_REQUIRED
205    Value to pass to the ``cert_reqs`` parameter to :func:`sslobject`
206    when certificates will be required from the other side of the
207    socket connection.  Note that use of this setting requires a valid certificate
208    validation file also be passed as a value of the ``ca_certs``
209    parameter.
211 .. data:: PROTOCOL_SSLv2
213    Selects SSL version 2 as the channel encryption protocol.
215 .. data:: PROTOCOL_SSLv23
217    Selects SSL version 2 or 3 as the channel encryption protocol.
218    This is a setting to use with servers for maximum compatibility
219    with the other end of an SSL connection, but it may cause the
220    specific ciphers chosen for the encryption to be of fairly low
221    quality.
223 .. data:: PROTOCOL_SSLv3
225    Selects SSL version 3 as the channel encryption protocol.
226    For clients, this is the maximally compatible SSL variant.
228 .. data:: PROTOCOL_TLSv1
230    Selects TLS version 1 as the channel encryption protocol.  This is
231    the most modern version, and probably the best choice for maximum
232    protection, if both sides can speak it.
235 SSLSocket Objects
236 -----------------
238 .. method:: SSLSocket.read([nbytes=1024])
240    Reads up to ``nbytes`` bytes from the SSL-encrypted channel and returns them.
242 .. method:: SSLSocket.write(data)
244    Writes the ``data`` to the other side of the connection, using the
245    SSL channel to encrypt.  Returns the number of bytes written.
247 .. method:: SSLSocket.getpeercert(binary_form=False)
249    If there is no certificate for the peer on the other end of the
250    connection, returns ``None``.
252    If the the parameter ``binary_form`` is :const:`False`, and a
253    certificate was received from the peer, this method returns a
254    :class:`dict` instance.  If the certificate was not validated, the
255    dict is empty.  If the certificate was validated, it returns a dict
256    with the keys ``subject`` (the principal for which the certificate
257    was issued), and ``notAfter`` (the time after which the certificate
258    should not be trusted).  The certificate was already validated, so
259    the ``notBefore`` and ``issuer`` fields are not returned.  If a
260    certificate contains an instance of the *Subject Alternative Name*
261    extension (see :rfc:`3280`), there will also be a
262    ``subjectAltName`` key in the dictionary.
264    The "subject" field is a tuple containing the sequence of relative
265    distinguished names (RDNs) given in the certificate's data
266    structure for the principal, and each RDN is a sequence of
267    name-value pairs::
269       {'notAfter': 'Feb 16 16:54:50 2013 GMT',
270        'subject': ((('countryName', u'US'),),
271                    (('stateOrProvinceName', u'Delaware'),),
272                    (('localityName', u'Wilmington'),),
273                    (('organizationName', u'Python Software Foundation'),),
274                    (('organizationalUnitName', u'SSL'),),
275                    (('commonName', u'somemachine.python.org'),))}
277    If the ``binary_form`` parameter is :const:`True`, and a
278    certificate was provided, this method returns the DER-encoded form
279    of the entire certificate as a sequence of bytes, or :const:`None` if the
280    peer did not provide a certificate.  This return
281    value is independent of validation; if validation was required
282    (:const:`CERT_OPTIONAL` or :const:`CERT_REQUIRED`), it will have
283    been validated, but if :const:`CERT_NONE` was used to establish the
284    connection, the certificate, if present, will not have been validated.
286 .. method:: SSLSocket.cipher()
288    Returns a three-value tuple containing the name of the cipher being
289    used, the version of the SSL protocol that defines its use, and the
290    number of secret bits being used.  If no connection has been
291    established, returns ``None``.
294 .. index:: single: certificates
296 .. index:: single: X509 certificate
298 .. _ssl-certificates:
300 Certificates
301 ------------
303 Certificates in general are part of a public-key / private-key system.  In this system, each *principal*,
304 (which may be a machine, or a person, or an organization) is assigned a unique two-part encryption key.
305 One part of the key is public, and is called the *public key*; the other part is kept secret, and is called
306 the *private key*.  The two parts are related, in that if you encrypt a message with one of the parts, you can
307 decrypt it with the other part, and **only** with the other part.
309 A certificate contains information about two principals.  It contains
310 the name of a *subject*, and the subject's public key.  It also
311 contains a statement by a second principal, the *issuer*, that the
312 subject is who he claims to be, and that this is indeed the subject's
313 public key.  The issuer's statement is signed with the issuer's
314 private key, which only the issuer knows.  However, anyone can verify
315 the issuer's statement by finding the issuer's public key, decrypting
316 the statement with it, and comparing it to the other information in
317 the certificate.  The certificate also contains information about the
318 time period over which it is valid.  This is expressed as two fields,
319 called "notBefore" and "notAfter".
321 In the Python use of certificates, a client or server
322 can use a certificate to prove who they are.  The other
323 side of a network connection can also be required to produce a certificate,
324 and that certificate can be validated to the satisfaction
325 of the client or server that requires such validation.
326 The connection attempt can be set to raise an exception if
327 the validation fails.  Validation is done
328 automatically, by the underlying OpenSSL framework; the
329 application need not concern itself with its mechanics.
330 But the application does usually need to provide
331 sets of certificates to allow this process to take place.
333 Python uses files to contain certificates.  They should be formatted
334 as "PEM" (see :rfc:`1422`), which is a base-64 encoded form wrapped
335 with a header line and a footer line::
337       -----BEGIN CERTIFICATE-----
338       ... (certificate in base64 PEM encoding) ...
339       -----END CERTIFICATE-----
341 The Python files which contain certificates can contain a sequence
342 of certificates, sometimes called a *certificate chain*.  This chain
343 should start with the specific certificate for the principal who "is"
344 the client or server, and then the certificate for the issuer of that
345 certificate, and then the certificate for the issuer of *that* certificate,
346 and so on up the chain till you get to a certificate which is *self-signed*,
347 that is, a certificate which has the same subject and issuer, 
348 sometimes called a *root certificate*.  The certificates should just
349 be concatenated together in the certificate file.  For example, suppose
350 we had a three certificate chain, from our server certificate to the
351 certificate of the certification authority that signed our server certificate,
352 to the root certificate of the agency which issued the certification authority's
353 certificate::
355       -----BEGIN CERTIFICATE-----
356       ... (certificate for your server)...
357       -----END CERTIFICATE-----
358       -----BEGIN CERTIFICATE-----
359       ... (the certificate for the CA)...
360       -----END CERTIFICATE-----
361       -----BEGIN CERTIFICATE-----
362       ... (the root certificate for the CA's issuer)...
363       -----END CERTIFICATE-----
365 If you are going to require validation of the other side of the connection's
366 certificate, you need to provide a "CA certs" file, filled with the certificate
367 chains for each issuer you are willing to trust.  Again, this file just
368 contains these chains concatenated together.  For validation, Python will
369 use the first chain it finds in the file which matches.
370 Some "standard" root certificates are available from various certification
371 authorities:
372 `CACert.org <http://www.cacert.org/index.php?id=3>`_,
373 `Thawte <http://www.thawte.com/roots/>`_,
374 `Verisign <http://www.verisign.com/support/roots.html>`_,
375 `Positive SSL <http://www.PositiveSSL.com/ssl-certificate-support/cert_installation/UTN-USERFirst-Hardware.crt>`_ (used by python.org),
376 `Equifax and GeoTrust <http://www.geotrust.com/resources/root_certificates/index.asp>`_.
378 In general, if you are using
379 SSL3 or TLS1, you don't need to put the full chain in your "CA certs" file;
380 you only need the root certificates, and the remote peer is supposed to
381 furnish the other certificates necessary to chain from its certificate to
382 a root certificate.
383 See :rfc:`4158` for more discussion of the way in which 
384 certification chains can be built.
386 If you are going to create a server that provides SSL-encrypted
387 connection services, you will need to acquire a certificate for that
388 service.  There are many ways of acquiring appropriate certificates,
389 such as buying one from a certification authority.  Another common 
390 practice is to generate a self-signed certificate.  The simplest
391 way to do this is with the OpenSSL package, using something like
392 the following::
394   % openssl req -new -x509 -days 365 -nodes -out cert.pem -keyout cert.pem
395   Generating a 1024 bit RSA private key
396   .......++++++
397   .............................++++++
398   writing new private key to 'cert.pem'
399   -----
400   You are about to be asked to enter information that will be incorporated
401   into your certificate request.
402   What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
403   There are quite a few fields but you can leave some blank
404   For some fields there will be a default value,
405   If you enter '.', the field will be left blank.
406   -----
407   Country Name (2 letter code) [AU]:US
408   State or Province Name (full name) [Some-State]:MyState
409   Locality Name (eg, city) []:Some City
410   Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:My Organization, Inc.
411   Organizational Unit Name (eg, section) []:My Group
412   Common Name (eg, YOUR name) []:myserver.mygroup.myorganization.com
413   Email Address []:ops@myserver.mygroup.myorganization.com
414   %
416 The disadvantage of a self-signed certificate is that it is its
417 own root certificate, and no one else will have it in their cache
418 of known (and trusted) root certificates.
421 Examples
422 --------
424 Testing for SSL support
425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
427 To test for the presence of SSL support in a Python installation, user code should use the following idiom::
429    try:
430       import ssl
431    except ImportError:
432       pass
433    else:
434       [ do something that requires SSL support ]
436 Client-side operation
437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
439 This example connects to an SSL server, prints the server's address and certificate,
440 sends some bytes, and reads part of the response::
442    import socket, ssl, pprint
444    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
446    # require a certificate from the server
447    ssl_sock = ssl.wrap_socket(s,
448                               ca_certs="/etc/ca_certs_file",
449                               cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED)
451    ssl_sock.connect(('www.verisign.com', 443))
453    print repr(ssl_sock.getpeername())
454    print ssl_sock.cipher()
455    print pprint.pformat(ssl_sock.getpeercert())
457    # Set a simple HTTP request -- use httplib in actual code.
458    ssl_sock.write("""GET / HTTP/1.0\r
459    Host: www.verisign.com\r\n\r\n""")
461    # Read a chunk of data.  Will not necessarily
462    # read all the data returned by the server.
463    data = ssl_sock.read()
465    # note that closing the SSLSocket will also close the underlying socket
466    ssl_sock.close()
468 As of September 6, 2007, the certificate printed by this program
469 looked like this::
471       {'notAfter': 'May  8 23:59:59 2009 GMT',
472        'subject': ((('serialNumber', u'2497886'),),
473                    (('1.3.6.1.4.1.311.60.2.1.3', u'US'),),
474                    (('1.3.6.1.4.1.311.60.2.1.2', u'Delaware'),),
475                    (('countryName', u'US'),),
476                    (('postalCode', u'94043'),),
477                    (('stateOrProvinceName', u'California'),),
478                    (('localityName', u'Mountain View'),),
479                    (('streetAddress', u'487 East Middlefield Road'),),
480                    (('organizationName', u'VeriSign, Inc.'),),
481                    (('organizationalUnitName',
482                      u'Production Security Services'),),
483                    (('organizationalUnitName',
484                      u'Terms of use at www.verisign.com/rpa (c)06'),),
485                    (('commonName', u'www.verisign.com'),))}
487 which is a fairly poorly-formed ``subject`` field.
489 Server-side operation
490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
492 For server operation, typically you'd need to have a server certificate, and private key, each in a file.
493 You'd open a socket, bind it to a port, call :meth:`listen` on it, then start waiting for clients
494 to connect::
496    import socket, ssl
498    bindsocket = socket.socket()
499    bindsocket.bind(('myaddr.mydomain.com', 10023))
500    bindsocket.listen(5)
502 When one did, you'd call :meth:`accept` on the socket to get the new socket from the other
503 end, and use :func:`wrap_socket` to create a server-side SSL context for it::
505    while True:
506       newsocket, fromaddr = bindsocket.accept()
507       connstream = ssl.wrap_socket(newsocket,
508                                    server_side=True,
509                                    certfile="mycertfile",
510                                    keyfile="mykeyfile",
511                                    ssl_protocol=ssl.PROTOCOL_TLSv1)
512       deal_with_client(connstream)
514 Then you'd read data from the ``connstream`` and do something with it till you are finished with the client (or the client is finished with you)::
516    def deal_with_client(connstream):
518       data = connstream.read()
519       # null data means the client is finished with us
520       while data:
521          if not do_something(connstream, data):
522             # we'll assume do_something returns False
523             # when we're finished with client
524             break
525          data = connstream.read()
526       # finished with client
527       connstream.close()
529 And go back to listening for new client connections.
531            
532 .. seealso::
534    Class :class:`socket.socket`
535             Documentation of underlying :mod:`socket` class
537    `Introducing SSL and Certificates using OpenSSL <http://old.pseudonym.org/ssl/wwwj-index.html>`_
538        Frederick J. Hirsch
540    `RFC 1422: Privacy Enhancement for Internet Electronic Mail: Part II: Certificate-Based Key Management <http://www.ietf.org/rfc/rfc1422>`_
541        Steve Kent
543    `RFC 1750: Randomness Recommendations for Security <http://www.ietf.org/rfc/rfc1750>`_
544        D. Eastlake et. al.
546    `RFC 3280: Internet X.509 Public Key Infrastructure Certificate and CRL Profile <http://www.ietf.org/rfc/rfc3280>`_
547        Housley et. al.