实验五 通讯协议设计
任务一：Linux下OpenSSL的安装与使用
一、OpenSSL的安装：
-
解压源代码： tar xzvf openssl-1.1.0j.tar.gz
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进入源代码目录： cd openssl-1.1.0j
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使用下列命令编译安装： ./config、 make 、 sudo make install
- 使用 make test 测试是否存在问题
二、Linux下OpenSSL的使用
OpenSSL应用程序
通过 man openssl 查看帮助文档。
OpenSSL密码算法库
- 编写一个测试代码test_openssl.c：
#include <stdio.h> #include <openssl/evp.h> int main(){ OpenSSL_add_all_algorithms(); return 0; }
- 然后用下面命令编译：
gcc -o test_openssl test_openssl.c -L/usr/local/ssl/lib -lcrypto -ldl -lpthread
- 执行 echo $?
，结果打印0
任务二：实现对实验二中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护
实验代码：
- server.c
#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 "); 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 "); if (listen(sockfd, lisnum) == -1) { perror("listen"); exit(1); } else printf("begin listen "); 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 ", 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' ", buf, errno, strerror(errno)); goto finish; } else printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！ ", 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 ", buf, len); else printf ("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s' ", 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; }
- client.c
#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: "); line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0); printf("证书: %s ", line); free(line); line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0); printf("颁发者: %s ", line); free(line); X509_free(cert); } else printf("无证书信息！ "); } 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： %s IP地址 端口 比如: %s 127.0.0.1 80 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 "); /* 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 "); /* 连接服务器 */ if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) { perror("Connect "); exit(errno); } printf("server connected "); /* 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 ", 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 ", buffer, len); else { printf ("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s' ", 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' ", buffer, errno, strerror(errno)); else printf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！ ", buffer, len); finish: /* 关闭连接 */ SSL_shutdown(ssl); SSL_free(ssl); close(sockfd); SSL_CTX_free(ctx); return 0; }
