1. OPENSSL简介
OpenSSL项目是一个协作开发一个健壮的，商业级的，全功能的，并且开放源代码工具包，它实现了安全套接字层(SSL v2/v3)和传输层安全(TLS v1)协议以及全强大的通用加密库。
2.使用SSL进行安全IO
使用SSL进行安全IO与原本的socketIO通信区别不大,只是增加了SSL部分内容.
下面说明SSL IO的基本过程:
客户端流程
① // SSL初始化
②//socket,connect,
③//ssl,建立SSL连接,SSL_connect(ssl)
④//SSL_write,SSL_read
⑤//关闭操作SSL_shutdown,SSL_free,close,SSL_CTX_free
服务端流程
① // SSL初始化
②//socket,bind,listen,accept
③//ssl,建立SSL连接,SSL_accept(ssl)
④//SSL_write,SSL_read
⑤//关闭操作SSL_shutdown,SSL_free,close,SSL_CTX_free
3.使用BIO进行安全IO
BIO是Openssl对IO类型的抽象封装,包括：内存、文件、日志、标准输入输出、socket（TCP/UDP）、加解密、摘要和ssl通道等。Openssl
BIO通过回调函数为用户隐藏了底层实现细节。BIO的使用使得代码得到很大简化.
使用BIO进行安全IO的基本过程
①//SSL 初始化
②//加载可信认证书库(注意: 若不加载或加载失败,则证书无效,但仍可以继续连接(由客户端自己控制是否继续进行通信))
SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "TrustStore.pem", NULL)
③//建立连接
bio = BIO_new_ssl_connect(ctx);
/* Set the SSL_MODE_AUTO_RETRY flag */
BIO_get_ssl(bio, &ssl);
SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY);
/* Create and setup the connection */
BIO_set_conn_hostname(bio, "www.baidu.com:https");
④//BIO_write,BIO_read
⑤//关闭操作BIO_free_all,SSL_CTX_free
对比直接使用SSL进行IO与使用BIO进行通信,发现使用BIO更加简洁方便,建议更多的使用BIO.
4.操作SSL过程中的错误检测
OpenSSL 抛出了某种类型的错误。首先，需要得到错误代码本身； ERR_get_error 可以完成这项任务；
然后，需要将错误代码转换为错误字符串，它是一个指向由 SSL_load_error_strings 或 ERR_load_BIO_strings 加载到内存中的永久字符串的指针。 方法:ERR_reason_error_string,ERR_lib_error_string,ERR_func_error_string.
还可以将错误进行转储:ERR_print_errors_fp(FILE *);ERR_print_errors(BIO *);
代码如下:
a.client_SSL.cpp
int main(int argc, char * *argv) {
int sockfd, len;
struct sockaddr_in dest;
char buffer[MAXBUF + 1];
SSL_CTX * ctx;
SSL * ssl;
/* SSL 库初始化*/
SSL_library_init();
/* 载入所有SSL 算法*/OpenSSL_add_all_algorithms();
/* 载入所有SSL 错误消息*/
SSL_load_error_strings();
/* 以SSL V2 和V3 标准兼容方式产生一个SSL_CTX ，即SSL Content Text */
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_client_method());
if (ctx == NULL) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 创建一个socket 用于tcp 通信*/
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("Socket");
exit(errno);
}
printf("socket created\n");
/* 初始化服务器端（对方）的地址和端口信息*/
bzero(&dest, sizeof(dest));
dest.sin_family = AF_INET;
//设置连接的端口
dest.sin_port = htons(12345);
//设置连接的IP地址
char *addr = "127.0.0.1";
//115.239.210.27百度
//char *addr2 = "115.239.210.27";
if (inet_aton(addr, (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {
perror(argv[0]);
exit(errno);
}
printf("address created\n");
/* 连接服务器*/
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
perror("Connect ");
exit(errno);
}
printf("server connected\n");
/* 基于ctx 产生一个新的SSL */
ssl = SSL_new(ctx);
/* 将新连接的socket 加入到SSL */
SSL_set_fd(ssl, sockfd);
//----------------------------------------------------------
// /* Load the trust store */
// if (!SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "TrustStore.pem", NULL)) {
// fprintf(stderr, "Error loading trust store\n");
// ERR_print_errors_fp(stderr);
// SSL_CTX_free(ctx);
// return 0;
// }
//----------------------------------------------------------
/* 建立SSL 连接*/
if (SSL_connect(ssl) == -1) {
ERR_print_errors_fp(stderr);
} else {
printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));
ShowCerts(ssl);
}
/* 接收对方发过来的消息，最多接收MAXBUF 个字节*/
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
/* 接收服务器来的消息*/
len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);
if (len > 0) {
printf("接收消息成功:'%s'，共%d 个字节的数据\n", buffer, len);
} else {
printf("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", errno, strerror(errno));
goto finish;
}
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
strcpy(buffer, "from client->server");
/* 发消息给服务器*/
len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));
if (len < 0) {
printf("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", buffer, errno,
strerror(errno));
} else {
printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d 个字节！\n", buffer, len);
}
finish:
/* 关闭连接*/
SSL_shutdown(ssl);
SSL_free(ssl);
close(sockfd);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
b.server_SSL.cpp
int main(int argc, char * *argv) {
int sockfd, new_fd;
socklen_t len;
struct sockaddr_in my_addr, their_addr;
unsigned int myport, lisnum;
char buf[MAXBUF + 1];
SSL_CTX * ctx;
//指定监听端口
myport = 12345;
//最大客户端连接数
lisnum = 10;
/* SSL 库初始化*/
SSL_library_init();
/* 载入所有SSL 算法*/OpenSSL_add_all_algorithms();
/* 载入所有SSL 错误消息*/
SSL_load_error_strings();
/* 以SSL V2 和V3 标准兼容方式产生一个SSL_CTX ，即SSL Content Text */
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
/*
也可以用SSLv2_server_method() 或SSLv3_server_method() 单独表示V2 或V3标准
*/
if (ctx == NULL) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 载入用户的数字证书， 此证书用来发送给客户端。证书里包含有公钥*/
if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx,
"/home/shuyan/workspace/Openssl_Server/files/cacert.pem",
SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 载入用户私钥*/
if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx,
"/home/shuyan/workspace/Openssl_Server/files/privkey.pem",
SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 检查用户私钥是否正确*/
if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 开启一个socket 监听*/
if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket");
exit(1);
} else {
printf("socket created\n");
}
bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
my_addr.sin_family = PF_INET;
my_addr.sin_port = htons(myport);
my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &my_addr, sizeof(struct sockaddr))
== -1) {
perror("bind");
exit(1);
} else {
printf("binded\n");
}
if (listen(sockfd, lisnum) == -1) {
perror("listen");
exit(1);
} else {
printf("begin listen\n");
}
while (1) {
SSL * ssl;
len = sizeof(struct sockaddr);
/* 等待客户端连上来*/
if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &their_addr, &len))
== -1) {
perror("accept");
exit(errno);
} else {
printf("server: got connection from %s, port %d, socket %d\n",
inet_ntoa(their_addr.sin_addr), ntohs(their_addr.sin_port),
new_fd);
}
/* 基于ctx 产生一个新的SSL */
ssl = SSL_new(ctx);
/* 将连接用户的socket 加入到SSL */
SSL_set_fd(ssl, new_fd);
/* 建立SSL 连接*/
if (SSL_accept(ssl) == -1) {
perror("accept");
close(new_fd);
break;
}
/* 开始处理每个新连接上的数据收发*/
bzero(buf, MAXBUF + 1);
strcpy(buf, "server->client");
/* 发消息给客户端*/
len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));
if (len <= 0) {
printf("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", buf, errno,
strerror(errno));
goto finish;
} else {
printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d 个字节！\n", buf, len);
}
bzero(buf, MAXBUF + 1);
/* 接收客户端的消息*/
len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);
if (len > 0) {
printf("接收消息成功:'%s'，共%d 个字节的数据\n", buf, len);
} else {
printf("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", errno, strerror(errno));
ERR_reason_error_string(ERR_get_error());
}
/* 处理每个新连接上的数据收发结束*/
finish:
/* 关闭SSL 连接*/
SSL_shutdown(ssl);
/* 释放SSL */
SSL_free(ssl);
/* 关闭socket */
close(new_fd);
}
/* 关闭监听的socket */
close(sockfd);
/* 释放CTX */
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
c.client_BIO.cpp
int main() {
BIO * bio;
SSL * ssl;
SSL_CTX * ctx;
int p;
char * request =
"GET / HTTP/1.1\x0D\x0AHost: www.baidu.com\x0D\x0A\x43onnection: Close\x0D\x0A\x0D\x0A";
char r[1024];
/* SSL 库初始化*/
SSL_library_init();
/* 载入所有SSL 算法*/
OpenSSL_add_all_algorithms();
/* 载入所有SSL 错误消息*/
SSL_load_error_strings();
/* Set up the library */
ERR_load_BIO_strings();
/* Set up the SSL context */
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_client_method());
/* Load the trust store */
if (!SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "TrustStore.pem", NULL)) {
fprintf(stderr, "Error loading trust store\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
/* Setup the connection */
bio = BIO_new_ssl_connect(ctx);
bio = BIO_new(BIO_s_socket());
/* Set the SSL_MODE_AUTO_RETRY flag */
BIO_get_ssl(bio, &ssl);
SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY);
/* Create and setup the connection */
BIO_set_conn_hostname(bio, "www.baidu.com:https");
if (BIO_do_connect(bio) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error attempting to connect\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
BIO_free_all(bio);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
/* Check the certificate */
if (SSL_get_verify_result(ssl) != X509_V_OK) {
fprintf(stderr, "Certificate verification error: %i\n",
SSL_get_verify_result(ssl));
BIO_free_all(bio);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
ShowCerts(ssl);
/* Send the request */
BIO_write(bio, request, strlen(request));
/* Read in the response */
for (;;) {
p = BIO_read(bio, r, 1023);
if (p <= 0)
break;
r[p] = 0;
printf("%s", r);
}
/* Close the connection and free the context */
BIO_free_all(bio);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
时间： 2024-08-06 04:31:19