1 概述
tcp server和tcp client同时使用openssl库,可对通信双方流通的字节序列进行加解密,保障通信的安全。本文以c++编写的tcp server和tcp client为例子,openssl的版本为v3。
2 安装openssl v3
2.1 安装 perl-IPC-Cmd
openssl项目中的config脚本需要用到perl-IPC-Cmd工具。
yum -y install perl-IPC-Cmd
2.2 安装openssl v3
安装的结果放在目录/opt/openssl中。
mkdir -p /opt
cd /opt
wget --no-check-certificate https://www.openssl.org/source/openssl-3.1.0.tar.gz
tar xf openssl-3.1.0.tar.gz
cd openssl-3.1.0
./config --prefix=/opt/openssl
make -j8
make install
安装完毕后,结果如下图所示:
3 生成SSL私钥和证书
3.1 创建自签CA:
以下将生成一个名称为ca.key的key文件和一个名称为ca.crt的证书文件,CA的common name叫EXAMPLE Cert Authority。
openssl req -x509 -sha256 -newkey rsa:4096 -keyout ca.key -out ca.crt \
-days 3650 \
-nodes -subj '/CN=EXAMPLE Cert Authority'
3.2 生成key文件和csr文件
key文件名称为server.key,csr文件名称为server.csr,common name为apigateway.example.com。
openssl req -new -newkey rsa:4096 -keyout server.key -out server.csr -nodes \
-subj '/CN=apigateway.example.com'
3.2 编写csr扩展文件extfile
SAN就在subjectAltName字段中指定,可以写多个域名和IP,例如域名为apigateway,IP为192.168.16.128。
cat > extfile.cnf << EOF
[ v3_req ]
# Extensions to add to a certificate request
extendedKeyUsage = serverAuth,clientAuth
subjectAltName = DNS:apigateway.example.com,DNS:localhost,IP:192.168.16.128,IP:127.0.0.1
basicConstraints = CA:FALSE
keyUsage = nonRepudiation, digitalSignature, keyEncipherment
EOF
3.3 生成证书文件
依据key文件、csr文件和csr扩展文件,生成证书文件(名称为server.crt)
openssl x509 -req -sha256 -days 3650 \
-extfile extfile.cnf \
-extensions v3_req \
-in server.csr \
-CA ca.crt \
-CAkey ca.key \
-out server.crt \
-CAcreateserial
3.4 检验证书文件是否由指定CA签署
openssl verify -CAfile ca.crt -verbose server.crt
4 编写服务端代码
代码来自博客:https://blog.csdn.net/lf940841989/article/details/16881331
#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;
printf("Usage: %s port listenno(1) ip publickey privaterkey\n", argv[0]);
if(argc != 6) {
printf("parameter error\n");
exit(0);
}
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());
//ctx = SSL_CTX_new(SSLv3_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;
}
5 编写客户端代码
代码来自博客:https://blog.csdn.net/lf940841989/article/details/16881331
#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;
printf("Usage: %s server_ip server_port\n", argv[0]);
if (argc != 3) {
printf("参数格式错误!正确用法,比如: %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\n",
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());
// ctx = SSL_CTX_new(SSLv3_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;
}
6 编译服务端代码并运行
g++ -o server server_ssl.c -Wl,-rpath,/opt/openssl/lib64 -L/opt/openssl/lib64 -lssl -lcrypto -I/opt/openssl/include
./server 8888 1 127.0.0.1 server.crt server.key
7 编译客户端代码
g++ -o client client_ssl.c -L/opt/openssl/lib64 -lssl -lcrypto -I/opt/openssl/include -Wl,-rpath,/opt/openssl/lib64
8 运行客户端
./client 127.0.0.1 8888
客户端的输出如下图:
客户端会打印服务端传输过来的ssl证书,CA和CN正是本文在创建证书阶段所填写的信息,说明在TCP握手之后,进行SSL握手也是成功的。握手成功后,往服务端发送信息"from client->server"。
此时服务端的输出如下图:
服务端在SSL握手成功后,通过SSL_read()方法接收来自客户端发送过来的加密信息并自动解密(明文信息为"from client->server")。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-823730.html
9 小结
tcp握手成功后,服务端和客户端代码使用openssl库能加解密tcp中传输的字节序列,保障通信的安全。在代码编写套路上,服务端和客户端代码在拿到fd之后,将fd塞进ssl上下文对象中,使用格式如SSL_XXX的方法来进行SSL握手、读写数据。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-823730.html
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