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分类: 嵌入式

2018-09-18 13:44:59

OpenSSL是一个开放源代码的SSL协议的产品实现,它采用作为开发语言,具备了跨系统的性能。调用OpenSSL的函数就可以实现一个SSL加密的安全数据传输通道,从而保护客户端和服务器之间数据的安全。


头文件:
#include
#include
基于OpenSSL的程序都要遵循以下几个步骤:


(1 ) OpenSSL初始化

在使用OpenSSL之前,必须进行相应的协议初始化工作,这可以通过下面的函数实现:
int SSL_library_int(void);


(2 ) 选择会话协议


在利用OpenSSL开始SSL会话之前,需要为客户端和服务器制定本次会话采用的协议,目前能够使用的协议包括TLSv1.0、SSLv2、SSLv3、SSLv2/v3。
需要注意的是,客户端和服务器必须使用相互兼容的协议,否则SSL会话将无法正常进行。

(3 ) 创建会话环境
在OpenSSL中创建的SSL会话环境称为CTX,使用不同的协议会话,其环境也不一样的。
申请SSL会话环境的OpenSSL函数是:
SSL_CTX *SSL_CTX_new(SSL_METHOD * method);
当SSL会话环境申请成功后,还要根据实际的需要设置CTX的属性,通常的设置是指定SSL握手阶段证书的验证方式和加载自己的证书。
制定证书验证方式的函数是:
int SSL_CTX_set_verify(SSL_CTX *ctx,int mode,int(*verify_callback),int(X509_STORE_CTX *));
为SSL会话环境加载CA证书的函数是:
SSL_CTX_load_verify_location(SSL_CTX *ctx,const char *Cafile,const char *Capath);
为SSL会话加载用户证书的函数是:
SSL_CTX_use_certificate_file(SSL_CTX *ctx, const char *file,int type);
为SSL会话加载用户私钥的函数是:
SSL_CTX_use_PrivateKey_file(SSL_CTX *ctx,const char* file,int type);
在将证书和私钥加载到SSL会话环境之后,就可以调用下面的函数来验证私钥和证书是否相符
int SSL_CTX_check_private_key(SSL_CTX *ctx);

(4) 建立SSL套接字
SSL套接字是建立在普通的TCP套接字基础之上,在建立SSL套接字时可以使用下面的一些函数:
SSL *SSl_new(SSL_CTX *ctx);
//申请一个SSL套接字
int SSL_set_fd(SSL *ssl,int fd);)
//绑定读写套接字
int SSL_set_rfd(SSL *ssl,int fd);
//绑定只读套接字
int SSL_set_wfd(SSL *ssl,int fd);
//绑定只写套接字

(5) 完成SSL握手
在成功创建SSL套接字后,客户端应使用函数SSL_connect( )替代传统的函数connect( )来完成握手过程:
int SSL_connect(SSL *ssl);
而对服务器来讲,则应使用函数SSL_ accept ( )替代传统的函数accept ( )来完成握手过程:
int SSL_accept(SSL *ssl);
握手过程完成之后,通常需要询问通信双方的证书信息,以便进行相应的验证,这可以借助于下面的函数来实现:
X509 *SSL_get_peer_certificate(SSL *ssl);
该函数可以从SSL套接字中提取对方的证书信息,这些信息已经被SSL验证过了。
X509_NAME *X509_get_subject_name(X509 *a);
该函数得到证书所用者的名字。

(6) 进行数据传输
当SSL握手完成之后,就可以进行安全的数据传输了,在数据传输阶段,需要使用SSL_read( )和SSL_write( )来替代传统的read( )和write( )函数,来完成对套接字的读写操作:
int SSL_read(SSL *ssl,void *buf,int num);

int SSL_write(SSL *ssl,const void *buf,int num);


(7 ) 结束SSL通信
当客户端和服务器之间的数据通信完成之后,调用下面的函数来释放已经申请的SSL资源:
int SSL_shutdown(SSL *ssl);
//关闭SSL套接字
void SSl_free(SSL *ssl);
 //释放SSL套接字
void SSL_CTX_free(SSL_CTX *ctx); 

//释放SSL会话环境


客户端源代码示例

  1. #include
  2. #include
  3. #include
  4. #include
  5. #include
  6. #include
  7. #include
  8. #include
  9. #include
  10. #include
  11. #include
  12. #define MAXBUF 1024
  13. void ShowCerts(SSL * ssl)
  14. {
  15. X509 *cert;
  16. char *line;
  17. cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);
  18. if (cert != NULL) {
  19. "font-family:simsun;"> printf("num cert messsage:\n");
  20. line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
  21. printf("cert: %s\n", line);
  22. free(line);
  23. line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
  24. printf("Issuer: %s\n", line);
  25. free(line);
  26. X509_free(cert);
  27. } else
  28. printf("no cert message \n");
  29. }
  30. int main(int argc, char **argv)
  31. {
  32. int sockfd, len;
  33. struct sockaddr_in dest;
  34. char buffer[MAXBUF + 1];
  35. SSL_CTX *ctx;
  36. SSL *ssl;
  37. if (argc != 3) {
  38. printf
  39. ("err param :\n\t\t%s IPaddress port\n\teg:\t%s 127.0.0.1 80\n",argv[0], argv[0]);
  40. exit(0);
  41. }
  42. SSL_library_init();
  43. OpenSSL_add_all_algorithms();
  44. SSL_load_error_strings();
  45. ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_client_method());
  46. if (ctx == NULL) {
  47. ERR_print_errors_fp(stdout);
  48. exit(1);
  49. }
  50. if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
  51. perror("Socket");
  52. exit(errno);
  53. }
  54. printf("socket created\n");
  55. bzero(&dest, sizeof(dest));
  56. dest.sin_family = AF_INET;
  57. dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
  58. if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {
  59. perror(argv[1]);
  60. exit(errno);
  61. }
  62. printf("address created\n");
  63. if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
  64. perror("Connect ");
  65. exit(errno);
  66. "font-family:simsun;"> }
  67. printf("server connected\n");
  68. ssl = SSL_new(ctx);
  69. SSL_set_fd(ssl, sockfd);
  70. if (SSL_connect(ssl) == -1)
  71. ERR_print_errors_fp(stderr);
  72. else {
  73. printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));
  74. ShowCerts(ssl);
  75. }
  76. "font-family:simsun;"> bzero(buffer, MAXBUF + 1);
  77. len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);
  78. if (len > 0)
  79. printf("recive message succes:'%s',total%dbytle data \r\n",buffer, len);
  80. else {
  81. printf
  82. ("recive message failed %d,error message is '%s' \r\n",errno, strerror(errno));
  83. goto finish;
  84. }
  85. "font-family:simsun;"> bzero(buffer, MAXBUF + 1);
  86. strcpy(buffer, "from client->server");
  87. len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));
  88. if (len < 0)
  89. printf("message'%s'send failed!error code id %d,error message is '%s' \r\n",buffer, errno, strerror(errno));
  90. else
  91. printf("message'%s'send success,total send %d bytle data! \r\n",buffer, len);
  92. finish:
  93. SSL_shutdown(ssl);
  94. SSL_free(ssl);
  95. close(sockfd);
  96. SSL_CTX_free(ctx);
  97. return 0;
  98. }
服务器端源码

  1. #include
  2. #include
  3. #include
  4. #include
  5. #include
  6. #include
  7. #include
  8. #include
  9. #include
  10. #include
  11. #include
  12. #include
  13. #define MAXBUF 1024
  14. int main(int argc, char **argv)
  15. {
  16. int sockfd, new_fd;
  17. socklen_t len;
  18. struct sockaddr_in my_addr, their_addr;
  19. unsigned int myport, lisnum;
  20. char buf[MAXBUF + 1];
  21. SSL_CTX *ctx;
  22. if (argv[1])
  23. myport = atoi(argv[1]);
  24. else
  25. myport = 7838;
  26. if (argv[2])
  27. lisnum = atoi(argv[2]);
  28. else
  29. lisnum = 2;
  30. SSL_library_init();
  31. OpenSSL_add_all_algorithms();
  32. SSL_load_error_strings();
  33. ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
  34. if (ctx == NULL) {
  35. ERR_print_errors_fp(stdout);
  36. exit(1);
  37. }
  38. if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
  39. ERR_print_errors_fp(stdout);
  40. exit(1);
  41. }
  42. if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[5], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
  43. ERR_print_errors_fp(stdout);
  44. exit(1);
  45. }
  46. if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
  47. ERR_print_errors_fp(stdout);
  48. exit(1);
  49. }
  50. if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
  51. perror("socket");
  52. exit(1);
  53. } else
  54. printf("socket created\n");
  55. bzero(&my_addr, sizeof(my_addr));
  56. my_addr.sin_family = PF_INET;
  57. my_addr.sin_port = htons(myport);
  58. if (argv[3])
  59. my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[3]);
  60. else
  61. my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
  62. if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &my_addr, sizeof(struct sockaddr))== -1) {
  63. perror("bind");
  64. exit(1);
  65. } else
  66. printf("binded\n");
  67. if (listen(sockfd, lisnum) == -1) {
  68. perror("listen");
  69. exit(1);
  70. } else
  71. printf("begin listen\n");
  72. while (1) {
  73. SSL *ssl;
  74. len = sizeof(struct sockaddr);
  75. if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &their_addr, &len)) == -1) {
  76. perror("accept");
  77. exit(errno);
  78. } else
  79. printf("server: got connection from %s, port %d, socket %d \n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr),ntohs(their_addr.sin_port), new_fd);
  80. ssl = SSL_new(ctx);
  81. SSL_set_fd(ssl, new_fd);
  82. if (SSL_accept(ssl) == -1) {
  83. perror("accept");
  84. close(new_fd);
  85. break;
  86. }
  87. bzero(buf, MAXBUF + 1);
  88. strcpy(buf, "server->client");
  89. len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));
  90. if (len <= 0) {
  91. printf("message'%s'send failed!error code is %d,error message'%s' \r\n",buf, errno, strerror(errno));
  92. goto finish;
  93. } else {
  94. printf("message '%s',send succes,total send%dbytle! \r\n",buf, len);
  95. }
  96. bzero(buf, MAXBUF + 1);
  97. len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);
  98. if (len > 0)
  99. printf("recive message succes :'%s',total %d bytle data \r\n",buf, len);
  100. else
  101. printf("recive message error!error code id%d,error message is '%s' \r\n",errno, strerror(errno));
  102. finish:
  103. SSL_shutdown(ssl);
  104. SSL_free(ssl);
  105. close(new_fd);
  106. }
  107. close(sockfd);
  108. SSL_CTX_free(ctx);
  109. return 0;
  110. }

编译程序用下列命令:
gcc -Wall ssl-client.c -o client -lssl -lcrypto
gcc -Wall ssl-server.c -o server -lssl -lcrypto

运行程序用如下命令:
./server 7838 127.0.0.1 1 cacert.pem privkey.pem
./client 127.0.0.1 7838

用下面这两个命令产生上述cacert.pem和privkey.pem文件:
openssl genrsa -out privkey.pem 2048
openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out cacert.pem -days 1095
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