socket编程之openssl入门

旧城等待， 2022-07-18 20:30 260阅读 0赞

1、什么是ssl

Secure Sockets Layer

它是支持在Internet 上进行安全通信的标准， 并且将数据密码技术集成到了协议之中。

数据在离开计算机之前就已经被加密， 只有到达它预定的目标后才被解密。

证书和密码学算法支持了这一切的运转，使用OpenSSL来切身体会它们。

理论上，如果加密的数据在到达目标之前被截取或窃听，那些数据是不可能被破解的。

不过，由于计算机的变化一年比一年快，而且密码翻译方法有了新的发展，因此， SSL中使用的加密协议被破解的可能性也在增大。

可以将 SSL 和安全连接用于Internet上任何类型的协议，不管是HTTP、POP3，还是FTP。

还可用SSL 来保护Telnet会话。

虽然可以用 SSL 保护任何连接，但是不必对每一类连接都使用SSL。

如果连接传输敏感信息，则应使用 SSL 。

2、什么是openssl

openSSL 不仅仅是SSL。 它可以实现消息摘要、 文件的加密和解密、 数字证书、 数字签名和随机数字。关于OpenSSL库的内容非常多，远不是一篇文章可以容纳的。

OpenSSL 不只是API， 它还是一个命令行工具。

命令行工具可以完成与API同样的工作，而且更进一步，可以测试SSL服务器和客户机。

3、服务端编写步骤

![Center][]

4、客户端编写步骤

![Center 1][]

5、相关头文件

socket相关头文件

\#include <sys/types.h>

\#include <arpa/inet.h>

\#include <netinet/in.h>

\#include <sys/socket.h>

ssl相关头文件

\#include <openssl/ssl.h>

\#include <openssl/err.h>

6、示例程序

服务端

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <errno.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <unistd.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <openssl/ssl.h>
    #include <openssl/err.h>
    
    #define MAXBUF 1024
    
    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;
    
        if (argv[1])
            myport = atoi(argv[1]);
        else
            myport = 7838;
    
        if (argv[2])
            lisnum = atoi(argv[2]);
        else
            lisnum = 2;
    
        /* 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, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
            ERR_print_errors_fp(stdout);
            exit(1);
        }
        /* 载入用户私钥 */
        if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[5], 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);
        if (argv[3])
            my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[3]);
        else
            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));
            /* 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;
    }

客户端

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <resolv.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <unistd.h>
    #include <openssl/ssl.h>
    #include <openssl/err.h>
    
    #define MAXBUF 1024
    
    void ShowCerts(SSL * ssl)
    {
        X509 *cert;
        char *line;
    
        cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);
        if (cert != NULL) {
            printf("数字证书信息:/n");
            line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
            printf("证书: %s/n", line);
            free(line);
            line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
            printf("颁发者: %s/n", line);
            free(line);
            X509_free(cert);
        } else
            printf("无证书信息！/n");
    }
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
        int sockfd, len;
        struct sockaddr_in dest;
        char buffer[MAXBUF + 1];
        SSL_CTX *ctx;
        SSL *ssl;
    
        if (argc != 3) {
            printf
                ("参数格式错误！正确用法如下：/n/t/t%s IP地址 端口/n/t比如:/t%s 127.0.0.1 80/n此程序用来从某个 IP 地址的服务器某个端口接收最多 MAXBUF 个字节的消息",
                 argv[0], argv[0]);
            exit(0);
        }
    
        /* SSL 库初始化，参看 ssl-server.c 代码 */
        SSL_library_init();
        OpenSSL_add_all_algorithms();
        SSL_load_error_strings();
        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;
        dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
        if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {
            perror(argv[1]);
            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);
        SSL_set_fd(ssl, sockfd);
        /* 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;
    }

makefile

EXTRA_CFLAGS+= -Wall -Werror -lssl
    all:
            gcc $(EXTRA_CFLAGS) server.c -o server
            gcc $(EXTRA_CFLAGS) client.c -o client

7、生成证书和密钥

openssl genrsa -out privkey.pem 2048

openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out cacert.pem -days 1095

8、编译运行

编译前检查系统是否安装openssl开发包，如果没有，sudo yum install openssl-devel 安装

make

./server 7838 cacert.pem privkey.pem

./client 127.0.0.1 7838

[Center]: /images/20220718/cf50ad3e7baf4080aec2c793a0297c4f.png
[Center 1]: /images/20220718/b61f53becf754b1786505260433a47dc.png