2017-2018-1 20155323 实验五 通讯协议设计

2017-2018-1 20155323 实验五 通讯协议设计

实验要求：

通讯协议设计-1

在Ubuntu中完成 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html 中的作业

提交运行结果截图

OpenSSL简介

OpenSSL是一个SSL协议的开源实现，采用C语言作为开发语言，具备了跨平台的能力，支持Unix/Linux、Windows、Mac OS等多种平台。

OpenSSL最早的版本在1995年发布，1998年后开始由OpenSSL项目组维护和开发。当前最新的版本是1.1.0 alpha版本，完全实现了对SSLv1、SSLv2、SSLv3和TLS的支持。。目前，OpenSSL已经得到了广泛的应用，许多类型的软件中的安全部分都使用了OpenSSL的库，如VOIP的OpenH323协议、Apache服务器、Linux安全模块等等。

OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分：

密码算法库
SSL协议库
应用程序
OpenSSL源码的目录结构也是围绕这三个功能部分进行规划的。

密码算法库是一个强大完整的密码算法库，它是OpenSSL的基础部分，也是很值得一般密码安全技术人员研究的部分，它实现了目前大部分主流的密码算法和标准。主要包括对称算法、非对称算法、散列算法、数字签名和认证、X509数字证书标准、PKCS12、PKCS7等标准。其他两个功能部分SSL协议和应用程序都是基于这个库开发的。

在密码算法库的基础上实现的，SSL协议部分完全实现和封装了SSL协议的三个版本和TLS协议。使用协议库，你完全可以建立一个SSL服务器和SSL客户端。

应用程序是基于密码算法库和SSL协议库实现的命令，熟悉OpenSSL可以从使用这些应用程序开始。应用程序覆盖了密码技术的应用，主要包括了各种算法的加密程序和各种类型密钥的产生程序(如RSA、Md5、Enc等等)、证书签发和验证程序（如Ca、X509、Crl等）、SSL连接测试程序（如S_client和S_server等）以及其它的标准应用程序（如Pkcs12和Smime等）。

实验步骤

• 到OpenSSL官网，选择打开OpenSSL源码载地址，下载压缩包“openssl-master.zip”

• 运行以下代码解压压缩包

./config
make
make test
make install

• 解压成功后用老师教程中的test_openssl.c例子进行测试

#include <stdio.h>
#include <openssl/evp.h>

int main(){

OpenSSL_add_all_algorithms();

return 0;
}

• 运行命令gcc -o test_openssl test_openssl.c -L/usr/local/ssl/lib -lcrypto -ldl -lpthread

• 再运行命令echo $?，如果显示结果为0，则代表安装成功。

运行截图

通讯协议设计-2

在Ubuntu中实现对实验二中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护
提交测试截图

实验步骤

服务器代码：

#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>
#include <openssl/evp.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[3], 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[4], 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);
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;
}

客户端代码：

#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>
 #include <openssl/evp.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;  
}  

• 输入以下命令进行编译

gcc -o server server.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread

gcc -o telent telent.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread

• 再输入以下命令生产私钥和证书

openssl genrsa -out privkey.pem 1024

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

• 最后输入以下命令运行程序

./server 7838 1 CAcert.pem privkey.pem

./telent 127.0.0.1 7838

实验截图