安全传输平台项目扩展——keymngserver重构-硬件扩展
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11-安全传输平台项目扩展-第02天（keymngserver重构-硬件扩展）
目录：
一、复习
1、C复习-C++复习
2、keymngclient主框架、业务流和基础组件
二、安全传输平台项目——keymngserver重构
1、C++类对象模型初探
2、服务器框架复习
3、服务器框架和编程思路
4、keymngserver设计与实现-hello和dbapi类
5、keymngserver设计与实现-keymngserverapp类
6、keymngserver设计与实现-keymngserverop类
7、keymngserver设计与实现-keymngserver集成keymngserverop
8、keymngserver设计与实现-keymngserver_init流程和run流程分析
9、keymngserver设计与实现-run实现
10、keymngserver设计与实现-exit实现和业务流调试
11、keymngserver设计与实现-面向抽象类编程、编码
12、keymngserver设计与实现-面向抽象类编程、测试
三、安全传输平台项目扩展——硬件扩展
1、设备扩展-管理功能了解
2、设备扩展-设备编程
3、设备扩展-设备工作原理
一、复习
1、C复习-C++复习
（1）指针做函数参数——间接赋值成立的三个条件
（2）多态理解——多态的现象、成立的三个条件、意义、C++编译器如何实现多态
（3）函数指针做函数参数——如何理解回调函数、好处
（4）面向抽象类编程——计算机的组成
（5）C++类对象之间的关系——依赖（张三开车）和关联（张三有车）
2、keymngclient主框架（主框架类(应用程序类)）、业务流（业务流类）和基础组件（共享内存IPC类、共享内存OP类）
（1）移植日志类 keymnglog
（2）移植共享内存类（类型转换）keymng_shmop、myipc_shm
（3）应用程序框架类 keymngclient、keymngclientapp
（4）keymngclient.cpp 调用—— keymngclientapp.cpp 调用——keymngclientop.cpp
（5）按照密钥协商，完成密钥校验和密钥注销
二、安全传输平台项目——keymngserver重构-硬件扩展
1、C++类对象模型初探
》C++对象模型可以概括为以下2部分：
（1）语言中直接支持面向对象程序设计的部分，主要涉及如构造函数、析构函数、虚函数、继承（单继承、多继承、虚继承）、多态等等。
（2）对于各种支持的底层实现机制。
在c语言中，“数据”和“处理数据的操作（函数）”是分开来声明的，也就是说，语言本身并没有支持“数据和函数”之间的关联性。在c++中，通过抽象数据类型（abstract data type，ADT），在类中定义数据和函数，来实现数据和函数直接的绑定。
概括来说，在C++类中有两种成员数据：static、nonstatic；三种成员函数：static、nonstatic、virtual。
C++中的class从面向对象理论出发，将变量(属性)和函数(方法)集中定义在一起，用于描述现实世界中的类。从计算机的角度，程序依然由数据段和代码段构成。
C++编译器如何完成面向对象理论到计算机程序的转化？
换句话：C++编译器是如何管理类、对象、类和对象之间的关系
具体的说：具体对象调用类中的方法，那，c++编译器是如何区分，是那个具体的类，调用这个方法呢?
1）C++类对象中的成员变量和成员函数是分开存储的
成员变量：
普通成员变量：存储于对象中，与struct变量有相同的内存布局和字节对齐方式
静态成员变量：存储于全局数据区中
成员函数：存储于代码段中。
问题出来了：很多对象共用一块代码？代码是如何区分具体对象的呢？
换句话说：int getK() const { return k; }，代码是如何区分，具体obj1、obj2、obj3对象的k值？
obj1.getK();
obj2.getK();
obj3.getK();
2）C++编译器对普通成员函数的内部处理
》总结：
（1）C++类对象中的成员变量和成员函数是分开存储的。C语言中的内存四区模型仍然有效！
（2）C++中类的普通成员函数都隐式包含一个指向当前对象的this指针。
（3）静态成员函数、成员变量属于类
静态成员函数与普通成员函数的区别
静态成员函数不包含指向具体对象的指针
普通成员函数包含一个指向具体对象的指针
2、服务器框架复习
3、服务器框架和编程思路
类似于客户端keymngclient。
4、keymngserver设计与实现-hello和dbapi类
（1）更改keymngclient.cpp输入输出（先只输出hello）和头文件；
（2）修改makefile（采用g++；目标文件改为.cpp；链接不需要的.o注释掉，只保留keymngserver.o）
（3）make后 测试，执行>./keymngserver 只输出hello
（4）修改keymng_dbop.h，增加KeyMngDBOp类，然后把keymng_dbop.cpp中的函数和全局变量添加到KeyMngDBOp类中，做成员变量和成员函数（增加static关键字）；修改头文件；KeyMngsvr_DBOp_upKeyStatus函数用不到，先注释掉。
（5）修改keymng_dbop.cpp，成员函数增加类的属性KeyMngDBOp::，日志函数KeyMng_Log和日志类成员函数KeyMngLevel增加LogHelper::
（6）修改makefile（增加链接的keymnglog.o keymng_dbop.o）；
（7）make编译，然后执行>./keymngserver 测试
5、keymngserver设计与实现-keymngserverapp类
（1）拷贝keymngserver.cpp为keymngserverapp.cpp，拷贝keymngserver.cpp为keymngserverapp.h
（2）keymngserverapp.h删除除头文件其他部分，并注释掉socket相关的头文件，然后设计KeyMngServerApp类：
class KeyMngServerApp { public: KeyMngServerApp(); ~KeyMngServerApp(); public: int init(); int run(); int exit(); };
（3）keymngserverapp.cpp中注释掉socket相关的头文件，增加输入C++头文件，实现KeyMngServerApp类中的成员函数（内部实现待写，都先写return 0）；
（4）修改makefile（增加链接的keymngserverapp.o）；
（5）keymngserverapp.cpp增加头文件 #include "keymngserverapp.h"，主函数更改声明；
（6）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
（7）keymngserver.cpp中增加头文件 #include "keymngserverapp.h"，增加api函数调用：
int main() { cout << "keymngserver hello...\n"; KeyMngServerApp keyMngServerApp; keyMngServerApp.init(); keyMngServerApp.run(); //====>run(&keyMngServerApp); keyMngServerApp.exit(); return 0; }
（8）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
6、keymngserver设计与实现-keymngserverop类
（1）keymngserverop.h设计KeyMngServerOp类：
（2）keymngserverop.cpp中注释掉socket相关的头文件，成员函数增加类的属性KeyMngServerOp::，成员函数（内部实现待修改，都只留return 0，其他都注释掉）；日志函数KeyMng_Log和日志类成员函数KeyMngLevel增加LogHelper::；共享内存函数KeyMng_ShmInit、KeyMng_ShmWrite、KeyMng_ShmRead增加KeyMng_ShmOp::；数据库函数KeyMngsvr_DBOp_GenKeyID、KeyMngsvr_DBOp_WriteSecKey增加KeyMngDBOp::
（3）修改makefile（增加链接的myipc_shm.o、keymng_shmop.o、keymngserverop.o）；
（4）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
7、keymngserver设计与实现-keymngserver集成keymngserverop
（1）keymngserverapp.h的KeyMngServerApp类中增加接口函数：
class KeyMngServerApp { public: KeyMngServerApp(); ~KeyMngServerApp(); public: int setServerOp(KeyMngServerOp *pKeyMngServerOp); int setInfo(MngServer_Info *pMngServerInfo); public: int init(); int run(); int exit(); private: KeyMngServerOp *m_pKeyMngServerOp; MngServer_Info *m_pMngServerInfo; };
（2）keymngserverapp.cpp中实现接口函数，（内部实现待写，都先写return 0）；
（3）keymngserver.cpp中增加业务流类调用：
int main() { cout << "keymngserver hello...\n"; KeyMngServerApp keyMngServerApp; //定义业务流类 注入到app中 KeyMngServerOp keyMngServerOp; MngServer_Info mngServer_Info; keyMngServerApp.setServerOp(keyMngServerOp); keyMngServerApp.setInfo(&mngServer_Info); keyMngServerApp.init(); keyMngServerApp.run(); //====>run(&keyMngServerApp); keyMngServerApp.exit(); return 0; }
（4）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
8、keymngserver设计与实现-keymngserver_init流程和run流程分析
keymngserver.cpp 调用—— keymngserver.cpp 调用——keymngserverop.cpp
（1）keymngserverapp.cpp实现init函数：
int KeyMngServerApp::init() { int ret = 0; //安装一个信号处理函数 signal(SIGUSR1, mysighandler_t); //告诉linux内核 当有人向我发送用户自定义信号1的时候 请你调用myfunc api函数 signal(SIGPIPE, SIG_IGN); //告诉linux内核 当有管道破裂时候 ，请你不要在发送SIGPIPE 让1.exe死掉 请你忽略 memset(m_pMngServerInfo, 0, sizeof(MngServer_Info)); //初始化服务器 全局变量 ret = m_pKeyMngServerOp->MngServer_InitInfo(m_pMngServerInfo); if (ret != 0) { printf("func MngServer_InitInfo() err:%d \n", ret); return ret; } //函数声明 //服务器端初始化 ret = sckServer_init(m_pMngServerInfo->serverport, &m_listenfd); //应该把listenfd 变成app类的属性 if (ret != 0) { printf("func sckServer_init() err:%d \n", ret); return ret; } return ret; }
（2）keymngserverapp.cpp中为signal函数设置回调函数，并设置全局变量g_EndTag，都是全局的：
int g_EndTag = 0 ; // void mysighandler_t(int arg) { printf("func mysighandler_t() begin arg:%d\n", arg); g_EndTag = 1; printf("func mysighandler_t() end\n"); return ; }
（3）keymngserverapp.cpp实现run函数：
int KeyMngServerApp::run() { int ret = 0; int connfd = 0; int mytime = 3; pthread_t pid; while (1) { if (g_EndTag == 1) { break; } ret = sckServer_accept(m_listenfd, mytime, &connfd); if (ret == Sck_ErrTimeOut) { printf("func sckServer_accept() 检测到内核中没有连接 \n "); continue; } //C++里面 使用业务类对象/连接/配置信息 //待实现！！！ //pthread_create(&pid, NULL, mystart_routine, (void *)connfd); } return 0; }
（4）keymngserverapp.h增加：
class KeyMngServerApp {
... private: int m_listenfd ; };
（5）keymngserverapp.cpp中的run函数C++里面 使用业务类对象/连接/配置信息 待实现！！！
（6）keymngserver.cpp中把服务器进程变成守护进程，main()函数中增加INIT_DAEMON，main()函数前增加宏：
#define INIT_DAEMON \ { \ if(fork() >0) exit(0); \ setsid(); \ if(fork()>0) exit(0); \ }
9、keymngserver设计与实现-run实现
run函数是KeyMngServerApp类的成员，pthread_create(&pid, NULL, mystart_routine, (void *)connfd)如何获得类的相应参数呢？
分析：connfd是传给mystart_routine使用的，但是现在还需要传KeyMngServerApp类，所以需要把二者结合为一个结构体，放到最后一个参数，传给mystart_routine函数
（1）keymngserverapp.cpp中的run函数
//C++里面 使用业务类对象/连接/配置信息 ThreadInfo *pThreadInfo = new ThreadInfo; pThreadInfo->keyMngServerApp = this; //把app类的对象 传入到线程体中 pThreadInfo->connfd = connfd; pthread_create(&pid, NULL, mystart_routine, (void *)pThreadInfo);
（2）connfd和KeyMngServerApp类一起使用，keymngserverapp.cpp增加一个结构体ThreadInfo，然后把结构体首地址传给pthread_create的最后一个参数
struct ThreadInfo { KeyMngServerApp *keyMngServerApp; int connfd; };
（3）keymngserverapp.cpp中的mystart_routine函数中
ThreadInfo *tmpThreadInfo = reinterpret_cast<ThreadInfo*>(arg);
（4）问题来源：在全局函数mystart_routine中,想使用 KeyMngServerApp类的私有属性(m_pKeyMngServerOp);？如何使用？
想在一个函数外使用类的私有属性，方法：1）在类中写1个get函数；2）把私有属性改成public；3）在该类中把该函数声明为友元函数
用法3解决：在全局函数mystart_routine中,想使用 KeyMngServerApp类的私有属性(m_pKeyMngServerOp);可以把全局函数声明成 KeyMngServerApp类的好朋友
在keymngserverapp.h中KeyMngServerApp类增加：
class KeyMngServerApp { friend void *mystart_routine (void *arg); ... ｝
（5）keymngserverapp.cpp中的mystart_routine函数中
ThreadInfo *tmpThreadInfo = reinterpret_cast<ThreadInfo*>(arg); KeyMngServerAbsOp *pKeyMngServerOp = NULL; //方法1: 在提供一个get接口 //方法2: 把私有属性改成public //方法3: 在全局函数mystart_routine中,想使用 KeyMngServerApp类的私有属性(m_pKeyMngServerOp); //可以把全局函数声明成 KeyMngServerApp类的好朋友 pKeyMngServerOp = tmpThreadInfo->keyMngServerApp->m_pKeyMngServerOp; connfd = tmpThreadInfo->connfd;
（6）keymngserverapp.cpp中的mystart_routine函数中MngServer_Agree、MngServer_Check、MngServer_Revoke函数前增加pKeyMngServerOp->，参数m_pMngServerInfo前增加tmpThreadInfo->keyMngServerApp->
（7）由于keymngserverapp.cpp中run函数分配了内存，所以在mystart_routine函数最后加入：
delete tmpThreadInfo;
（8）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
10、keymngserver设计与实现-exit实现和业务流调试
（1）keymngserverapp.cpp实现exit函数：
int KeyMngServerApp::exit() { sleep(2); //释放资源 sckClient_closeconn(m_listenfd); //服务器端环境释放 sckServer_destroy(); //释放数据库连接池 IC_DBApi_PoolFree(); printf("keymngserver优雅退出\n"); return 0; }
（2）keymngserverapp.cpp中增加头文件#include "icdbapi.h"
11、keymngserver设计与实现-面向抽象类编程、编码
需求说明：实现keymngServerApp应用程序类能可配置调用SecMngServerOp业务操作类
要求1：keymngServerApp系统可以通过配置文件，选择调用张三写SecMngServerOp业务操作类或者李四写的SecMngServerOp业务操作类
要求2：系统SecMngServerApp应用程序框架类和SecMngServerOp业务操作类类有效解耦合
设计一个抽象类,并实现; 达到效果
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（1）拷贝keymngserverop.h为keymngserverabsop.h，然后把类KeyMngServerOp改为类KeyMngServerAbsOp，并把成员函数改为纯虚函数
class KeyMngServerAbsOp { public: //初始化服务器 全局变量 virtual int MngServer_InitInfo(MngServer_Info *svrInfo) = 0; virtual int MngServer_Quit(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen) = 0; //服务端 密钥协商应答流程 virtual int MngServer_Agree(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen) = 0; //int keymngserver_agree(MngServer_Info *pmngServerInfo, MsgKey_Req *pMsgKeyReq , unsigned char **pMsgKey_ResData, int *iMsgKey_ResDataLen); virtual int MngServer_Check(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen) = 0; virtual int MngServer_Revoke(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen) = 0; virtual int MngServer_view(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen) = 0; };
（2）拷贝keymngserverop.cpp为keymngserverop_lisi.cpp，拷贝keymngserverop.h为keymngserverop_lisi.h，然后把 keymngserverop_lisi.h中（keymngserver 错误码） 错误码 拷贝到keymngserverabsop.h；
（3）把 keymngserverop_lisi.h中类名KeyMngServerOp更改为KeyMngServerOp_LiSi，继承于KeyMngServerAbsOp
// keymngserverop_lisi.h #pragma once #include "keymng_msg.h" #include "keymngserverabsop.h" class KeyMngServerOp_LiSi : public KeyMngServerAbsOp { public: //初始化服务器 全局变量 virtual int MngServer_InitInfo(MngServer_Info *svrInfo); //服务端 密钥协商应答流程 virtual int MngServer_Agree(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen); //int keymngserver_agree(MngServer_Info *pmngServerInfo, MsgKey_Req *pMsgKeyReq , unsigned char **pMsgKey_ResData, int *iMsgKey_ResDataLen); virtual int MngServer_Check(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen); virtual int MngServer_Revoke(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen); virtual int MngServer_view(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen); virtual int MngServer_Quit(MngServer_Info *svrInfo, MsgKey_Req *msgkeyReq, unsigned char **outData, int *datalen); };
（4）把 keymngserverop_lisi.cpp中把作用域的类名由KeyMngServerOp更改为KeyMngServerOp_LiSi，因为原来实现的函数只有三个，所以需要把其他的成员函数把桩打好，（内部实现待写，都先写return 0）；
（5）把 keymngserverop_lisi.cpp、keymngserver.cpp中增加头文件#include "keymngserverop_lisi.h"
（6）把 keymngserver.cpp、keymngserverapp.h、keymngserverapp.cpp、keymngserverop_lisi.h、keymngserverop_lisi.cpp中把头文件keymngserverop.h更改为keymngserverabsop.h
（7）修改makefile（增加链接的keymngserverop_lisi.o，去掉keymngserverop.o）；
（8）make编译，然后执行>./keymngserver；测试
（9）报错：keymngserverapp.h 30：KeyMngServerOp未声明？
解决：在keymngserverapp.h中把KeyMngServerApp类中KeyMngServerOp改为KeyMngServerAbsOp
报错：keymngserver.cpp 37：KeyMngServerOp在此作用域中尚未声明？
解决：keymngserver.cpp的main函数中KeyMngServerOp keyMngServerOp更改为：KeyMngServerAbsOp * keyMngServerOp = new KeyMngServerOp_LiSi; keyMngServerApp.setServerOp(&keyMngServerOp);更改为keyMngServerApp.setServerOp(keyMngServerOp);
报错：keymngserverapp.h 34：int KeyMngServerApp::setServerOp(KeyMngServerOp *pKeyMngServerOp)的原型不匹配类KeyMngServerApp？
解决：keymngserver.cpp的setServerOp函数中把KeyMngServerOp改为KeyMngServerAbsOp
移动走keymngserverop.h和keymngserverop.cpp
重新编译，
报错：keymng_dbop.h错误keymngserverop.h没有那个文件或目录
解决：在keymng_dbop.h中去掉头文件keymngserverop.h
报错：keymngserverapp.cpp 130：错误：KeyMngServerOp在此作用域尚未声明
解决：把KeyMngServerOp改为KeyMngServerAbsOp
（10）keymngserver.cpp中main函数最后增加 delete keyMngServerOp;
（11）keymngserverabsop.h增加KeyMngServerAbsOp类的构造和虚析构函数（public）
class KeyMngServerAbsOp { public: KeyMngServerAbsOp() { } virtual ~KeyMngServerAbsOp() { } .... };
12、keymngserver设计与实现-面向抽象类编程、测试
要求1：keymngServerApp系统可以通过配置文件，选择调用张三写SecMngServerOp业务操作类或者李四写的SecMngServerOp业务操作类
根据要求1，需要在keymngserver.cpp的main函数中根据条件判断，选择调用张三或王五的业务操作类：
if (1) { new wangwu王五 } else { new lisi李四 }
三、安全传输平台项目扩展——硬件扩展
1、设备扩展-管理功能了解
课程目标
》通过硬件接口完成数据的加解密
硬件设备的管理
对设备的管理
硬件接口的编程
初始化、加密、解密
对企业中常用硬件调用进行熟悉
SURE签名验证服务器
（1）安全行业 国家密码局
1）商用密码
2）军用密码
（2）密码设备
1）存储密钥
2）密码运算
（3）标准的密码算法
DES 3DES RAS
国内密码算法：在国际的ECC（椭圆曲线）--SM2xxx
密码设备配置管理系统功能说明
1）密码设备初始化时，会生成超级管理员、系统管理员、安全管理员、审计管理员
用不通的角色访问密码设备，做不同的操作
2）密码设备初始化完毕以后，通过安全协议登录密码设备：https://192.168.101.1/
3）通过IE浏览器可以登录密码设备，对密码设备进行配置管理，方便密码设备提供安全的密码运算服务
4）演示：通过超级管理员身份登录密码设备
5）演示：通过系统管理员身份登录密码设备
6）演示：通过安全管理员身份登录密码设备
7）演示：通过审计管理员身份登录密码设备
2、设备扩展-设备编程
设备api函数调用。
》测试：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "string.h" #include "BasicDefine.h" #include "BasicError.h" #include "SureCSPAPI.h" int main() { int result = 0, i = 0; ClientContext pContext = NULL; char * cfgFile = "SureCryptoCfg.xml" ; unsigned char plain_text[] = { 0x8b, 0xea, 0x0f, 0xc9, 0x3b, 0xf0, 0x17, 0xbd,0x36, 0x3b, 0x1f, 0x23, 0x58, 0xbc, 0xa1, 0xbf }; int plain_text_len = 16; unsigned char key[] = { 0x40, 0xbb, 0x12, 0xdd, 0x6a, 0x82, 0x73, 0x86,0x7f, 0x35, 0x29, 0xd3, 0x54, 0xb4, 0xa0, 0x26 }; int keyLength = 16; unsigned char cipher_text[1024] = { 0 }; int cipher_text_len = sizeof(cipher_text); unsigned char out_text[1024] = { 0 }; int out_text_len = sizeof (out_text); result = SVS_InitServerConnect(&pContext, cfgFile); //获取连接 if( result !=ERR_SUCCESS) { printf("InitServerConnect error = 0x%08x.\n",result); system("pause"); return result; } result = SVS_CipherAction(pContext, ALG_SYM_SM1_ECB, CIPHER_ENCRYPT, key, keyLength, NULL, 0, plain_text, plain_text_len, cipher_text, &cipher_text_len); for (i = 0; i < cipher_text_len; i++) { printf("%X%X ", (cipher_text[i] >> 4) & 0x0F, (cipher_text[i]) & 0x0F); } printf( "\n"); result = SVS_CipherAction(pContext, ALG_SYM_SM1_ECB , CIPHER_DECRYPT, key, keyLength, NULL, 0, cipher_text, cipher_text_len, out_text, &out_text_len); if (memcmp(out_text, plain_text, out_text_len) == 0) { printf("加密 和 解密的 一样 ok\n"); } else { printf("加密 和 解密的 不一样 err\n"); } // some code... result = SVS_FinalizeServerConnect(&pContext); //释放连接 printf("FinalizeServerConnect result = 0x%08x\n",result); system("pause"); return result; }
3、设备扩展-设备工作原理
》设备工作原理：
在学习安全传输平台项目总结了笔记，并分享出来。有问题请及时联系博主：Alliswell_WP，转载请注明出处。
posted on 2020-08-05 09:22 Alliswell_WP 阅读(263) 评论(0) 编辑 收藏 举报
