2018-2019-1-20165221&20165225 《資訊安全系統設計》實驗五:通訊協議設計
阿新 • • 發佈:2018-12-16
2018-2019-1-20165221&20165225 《資訊安全系統設計》-實驗五:通訊協議設計
OpenSSL學習:
簡介:
OpenSSL是為網路通訊提供安全及資料完整性的一種安全協議,囊括了主要的密碼演算法、常用的金鑰和證書封裝管理功能以及SSL協議,並提供了豐富的應用程式供測試或其它目的使用。
OpenSSL是一個強大的安全套接字層密碼庫,Apache使用它加密HTTPS,OpenSSH使用它加密SSH,但是,你不應該只將其作為一個庫來使用,它還是一個多用途的、跨平臺的密碼工具。
基本功能
- OpenSSL整個軟體包大概可以分成三個主要的功能部分:
密碼演算法庫
SSL協議庫
應用程式
OpenSSL的目錄結構自然也是圍繞這三個功能部分進行規劃的。
輔助功能
BIO機制
是OpenSSL提供的一種高層IO介面,該介面封裝了幾乎所有型別的IO介面,如記憶體訪問、檔案訪問以及Socket
等。這使得程式碼的重用性大幅度提高,OpenSSL提供API
的複雜性也降低了很多。OpenSSL對於隨機數的生成和管理也提供了一整套的
解決方法和支援API函式
。隨機數的好壞是決定一個金鑰是否安全的重要前提。OpenSSL還提供了其它的一些輔助功能,如從口令生成金鑰的API,證書籤發和管理中的配置檔案機制等等。
任務一: Linux下的OpenSSL的安裝與測試
任務要求
在Ubuntu中完成 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html中的作業。
操作過程
- 安裝指令:
./config
make
make test
sudo make install
- 編寫測試程式碼:
#include <stdio.h>
#include <openssl/evp.h>
int main(){
OpenSSL_add_all_algorithms();
return 0;
}
任務二:混合密碼系統防護
任務要求:
在Ubuntu中實現對實驗二中
wc服務
- 混合系統防護體系圖:
- 伺服器端程式碼
#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 庫初始化 */
SSL_library_init();
/* 載入所有 SSL 演算法 */
OpenSSL_add_all_algorithms();
/* 載入所有 SSL 錯誤訊息 */
SSL_load_error_strings();
/* 以 SSL V2 和 V3 標準相容方式產生一個 SSL_CTX ,即 SSL Content Text */
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
/* 也可以用 SSLv2_server_method() 或 SSLv3_server_method() 單獨表示 V2 或 V3標準 */
if (ctx == NULL) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 載入使用者的數字證書, 此證書用來發送給客戶端。 證書裡包含有公鑰 */
if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 載入使用者私鑰 */
if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0){
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 檢查使用者私鑰是否正確 */
if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 開啟一個 socket 監聽 */
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);
/* 等待客戶端連上來 */
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);
/* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */
ssl = SSL_new(ctx);
/* 將連線使用者的 socket 加入到 SSL */
SSL_set_fd(ssl, new_fd);
/* 建立 SSL 連線 */
if (SSL_accept(ssl) == -1) {
perror("accept");
close(new_fd);
break;
}
/* 開始處理每個新連線上的資料收發 */
bzero(buf, MAXBUF + 1);
strcpy(buf, "server->client");
/* 發訊息給客戶端 */
len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));
if (len <= 0) {
printf
("訊息'%s'傳送失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'\n",
buf, errno, strerror(errno));
goto finish;
} else
printf("訊息'%s'傳送成功,共傳送了%d個位元組!\n",
buf, len);
bzero(buf, MAXBUF + 1);
/* 接收客戶端的訊息 */
len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);
if (len > 0)
printf("接收訊息成功:'%s',共%d個位元組的資料\n",
buf, len);
else
printf
("訊息接收失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'\n",
errno, strerror(errno));
/* 處理每個新連線上的資料收發結束 */
finish:
/* 關閉 SSL 連線 */
SSL_shutdown(ssl);
/* 釋放 SSL */
SSL_free(ssl);
/* 關閉 socket */
close(new_fd);
}
/* 關閉監聽的 socket */
close(sockfd);
/* 釋放 CTX */
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
- 客戶端程式碼
#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("數字證書資訊:\n");
line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
printf("證書: %s\n", line);
free(line);
line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
printf("頒發者: %s\n", line);
free(line);
X509_free(cert);
} else
printf("無證書資訊!\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("引數格式錯誤!正確用法如下:\n\t\t%s IP地址 埠\n\t比如:\t%s 127.0.0.1 80\n此程式用來從某個"
"IP 地址的伺服器某個埠接收最多 MAXBUF 個位元組的訊息",
argv[0], argv[0]);
exit(0);
}
/* SSL 庫初始化,參看 ssl-server.c 程式碼 */
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);
}
/* 建立一個 socket 用於 tcp 通訊 */
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("Socket");
exit(errno);
}
printf("socket created\n");
/* 初始化伺服器端(對方)的地址和埠資訊 */
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");
/* 連線伺服器 */
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
perror("Connect ");
exit(errno);
}
printf("server connected\n");
/* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */
ssl = SSL_new(ctx);
SSL_set_fd(ssl, sockfd);
/* 建立 SSL 連線 */
if (SSL_connect(ssl) == -1)
ERR_print_errors_fp(stderr);
else {
printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));
ShowCerts(ssl);
}
/* 接收對方發過來的訊息,最多接收 MAXBUF 個位元組 */
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
/* 接收伺服器來的訊息 */
len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);
if (len > 0)
printf("接收訊息成功:'%s',共%d個位元組的資料\n",
buffer, len);
else {
printf
("訊息接收失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'\n",
errno, strerror(errno));
goto finish;
}
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
strcpy(buffer, "from client->server");
/* 發訊息給伺服器 */
len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));
if (len < 0)
printf
("訊息'%s'傳送失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'\n",
buffer, errno, strerror(errno));
else
printf("訊息'%s'傳送成功,共傳送了%d個位元組!\n",
buffer, len);
finish:
/* 關閉連線 */
SSL_shutdown(ssl);
SSL_free(ssl);
close(sockfd);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
}
編譯執行指令
- 使用
gcc -o server server.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread
編譯server.c。 - 使用
gcc -o telent telent.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread
- 使用
openssl genrsa -out privkey.pem 1024 openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out CAcert.pem -days 1095
來生產私鑰和證書。 - 使用
./server 5203 1 CAcert.pem privkey.pem ./telent 127.0.0.1 5203
來執行。 - 生成的私鑰和證書如圖: