2018-2019-1 20165201 实验五 通讯协议设计

2018-2019-1 20165201 实验五 通讯协议设计


实验五 通讯协议设计-1

任务详情

OpenSSL简介

  OpenSSL是一个SSL协议的开源实现,采用C语言作为开发语言,具备了跨平台的能力,支持Unix/Linux、Windows、Mac OS等多种平台。

OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分:

  • 密码算法库
  • SSL协议库
  • 应用程序
    OpenSSL源码的目录结构也是围绕这三个功能部分进行规划的。

  密码算法库是一个强大完整的密码算法库,它是OpenSSL的基础部分,也是很值得一般密码安全技术人员研究的部分,它实现了目前大部分主流的密码算法和标准。主要包括对称算法、非对称算法、散列算法、数字签名和认证、X509数字证书标准、PKCS12、PKCS7等标准。其他两个功能部分SSL协议和应用程序都是基于这个库开发的。

  在密码算法库的基础上实现的,SSL协议部分完全实现和封装了SSL协议的三个版本和TLS协议。使用协议库,你完全可以建立一个SSL服务器和SSL客户端。

  应用程序是基于密码算法库和SSL协议库实现的命令,熟悉OpenSSL可以从使用这些应用程序开始。应用程序覆盖了密码技术的应用,主要包括了各种算法的加密程序和各种类型密钥的产生程序(如RSA、Md5、Enc等等)、证书签发和验证程序(如Ca、X509、Crl等)、SSL连接测试程序(如S_client和S_server等)以及其它的标准应用程序(如Pkcs12和Smime等)

MAC下OpenSSL的安装与使用

1.访问OpenSSL的官网https://www.openssl.org/source/,下载最新版本的OpenSSL:

2.使用tar xzvf openssl-1.1.0j.tar.gz命令解压文件

3.使用cd openssl-1.1.0j命令进入目录

4.然后使用下列命令编译安装:

./configure  

make  

sudo make install   

5.使用make test测试一下有没有问题

结果为通过(PASS)

MAC下OpenSSL的使用

1.通过man openssl查看帮助文档

2.编写一个测试代码test_openssl.c:

#include <stdio.h>
#include <openssl/evp.h>

int main(){
    
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    
    return 0;
}

3.接下来用下面命令编译:
gcc -o to test_openssl test_openssl.c -I /usr/local/ssl/lib -lcrypto -ldl -lpthread

4.执行echo $?
  结果显示为0,表明测试已经通过,如下图:

实验五 通讯协议设计-2

任务详情

  • 在Ubuntu中实现对实验二中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护

  • 提交测试截图

混合密码系统

OpenSSL流程

  • 初始化
  • 选择会话协议以及创建会话环境
  • 建立SSL套接字
  • 完成SSL握手
  • 从SSL套接字中提取对方的证书信息
  • 进行数据的传输
  • 结束SSL的通信

实验代码

server.c:


#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 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());
    /* 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[3], 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[4], 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);
    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;
}

telent.c:


#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("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;  
  
    if (argc != 3) {  
        printf("参数格式错误!正确用法如下:\n\t\t%s IP地址 端口\n\t比如:\t%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",  
             argv[0], 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());  
    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;  
}

编译及运行

1.编译

gcc -o server server.c -I /usr/local/lib/ssl -L/usr/local/ssl -lssl -lcrypto -ldl -lpthread
gcc -o telent telent.c -I /usr/local/lib -L/usr/local/ssl -lssl -lcrypto -ldl -lpthread

2.生产私钥及证书

openssl genrsa -out privkey.pem 1024
openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out
CAcert.pem -days 1095

3.运行程序

./telent 127.0.0.1 7838`    
./server 7838 1 CAcert.pem privkey.pem

程序运行结果截图

  • 客户端

  • 服务端


参考资料

娄老师 Linux下OpenSSL的安装与使用

posted @ 2018-12-16 22:53  磁暴魔王特斯拉  阅读(137)  评论(0编辑  收藏  举报