2018-2019-1 20165202 實驗五 通訊協議設計

一、實驗內容

• 1.安裝OpenSSL環境，並編寫測試程式碼驗證無誤
• 2.研究OpenSSL演算法，測試對稱演算法中的AES，非對稱演算法中的RSA，Hash演算法中的MD5
• 3.在Ubuntu中實現對實驗二中的“wc伺服器”通過混合密碼系統進行防護

二、實驗步驟

1. 根據老師給的OpenSSL下載路徑下載壓縮包並解壓縮，然後進入解壓縮檔案的一級目錄的終端。

• 在命令列中輸入
  ./config make sudo make install

• 等待安裝完即可。其中需要注意的一行是庫檔案被複制到哪個資料夾裡面了

  • 編寫一個測試程式碼test_openssl.c

  #include <stdio.h>
  #include <openssl/evp.h>
  
  int main(){
  OpenSSL_add_all_algorithms();
  return 0;
  }

• 注意剛才記下來的庫所在路徑

  > gcc -o test_openssl test_openssl.c -L/usr/local/lib(路徑) -lcrypto -ldl -lpthread
  > ./test_openssl
  > echo $?

實驗截圖：

1. 研究OpenSSL演算法，測試對稱演算法中的AES，非對稱演算法中的RSA，Hash演算法中的MD5
   • 對稱加密：對稱加密需要使用的標準命令為 enc

   openssl enc -ciphername [-in filename] [-out filename] [-pass arg] [-e] [-d] [-a/-base64]
      [-A] [-k password] [-kfile filename] [-K key] [-iv IV] [-S salt] [-salt] [-nosalt] [-z] [-md]
      [-p] [-P] [-bufsize number] [-nopad] [-debug] [-none] [-engine id]
   
   -in filename：指定要加密的檔案存放路徑
   
   -out filename：指定加密後的檔案存放路徑
   
   -salt：自動插入一個隨機數作為檔案內容加密，預設選項
   
   -e：可以指明一種加密演算法，若不指的話將使用預設加密演算法
   
   -d：解密，解密時也可以指定演算法，若不指定則使用預設演算法，但一定要與加密時的演算法一致
   
   -a/-base64：使用-base64位編碼格式
    
   

• AES:

  openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass pass:123456   //密碼123456

• RSA:

  RSA 的用法如下：
  
  openssl rsa [-inform PEM|NET|DER] [-outform PEM|NET|DER] [-in filename] [-passin arg] [-out filename] [-passout arg]
     [-sgckey] [-des] [-des3] [-idea] [-text] [-noout] [-modulus] [-check] [-pubin] [-pubout] [-engine id]
  常用選項：
  
  -in filename：指明私鑰檔案
  
  -out filename：指明將提取出的公鑰儲存至指定檔案中 
  
  -pubout：根據私鑰提取出公鑰 

• MD5:

  openssl passwd -1 -in test.txt -salt 12345678    
  
  生成密碼需要使用的標準命令為 passwd ，用法如下：
  
  openssl passwd [-crypt] [-1] [-apr1] [-salt string] [-in file] [-stdin] [-noverify] [-quiet] [-table] {password}
  常用選項有：
  
  -1：使用md5加密演算法
  
  -salt string：加入隨機數，最多8位隨機數
  
  -in file：對輸入的檔案內容進行加密
  
  -stdion：對標準輸入的內容進行加密
  

實驗截圖：

1. 在Ubuntu中實現對實驗二中的“wc伺服器”通過混合密碼系統進行防護

• 標頭檔案：

#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>

• 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();

• 產生一個 SSL_CTX

ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
if (ctx == NULL) {
    ERR_print_errors_fp(stdout);
    exit(1);}
    

• 載入使用者的數字證書

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);
    }
    
if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
    ERR_print_errors_fp(stdout);
    exit(1);
    }

• 基於 ctx 產生一個新的 SSL，並將連線使用者的 socket 加入到 SSL

ssl = SSL_new(ctx);
SSL_set_fd(ssl, new_server_socket_fd);

• 建立 SSL 連線

if (SSL_accept(ssl) == -1) {
    perror("accept");
    close(new_fd);
    break;
    }

• SSL資料傳輸

int 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));
    

• 客戶端與伺服器傳輸完資料後，關閉 SSL 連線，釋放 SSL

SSL_shutdown(ssl);

SSL_free(ssl);

• 釋放 CTX

SSL_CTX_free(ctx);

實驗截圖：

三、實驗過程中遇到的問題和解決方案

• 問題1：

• 在第一步下載完老師給的OpenSSL連結中的壓縮包以後，解壓縮以後make不通過，發現有.c檔案出現錯誤。

• 問題1解決方案：

• 和其他同學交流以後我得到了解決方案，可能是老師指定下載的版本與當前ubuntu的版本不適應而造成的錯誤。之後我選擇了下載OpenSSL官網上的Master壓縮包，下載完畢解壓縮以後再make就可以通過了。

四、實驗體會與總結

本次實驗是資訊安全系統設計技術的最後一次實驗，十分不捨，感謝婁老師一個學期以來的培養。