openssl使用+Demo

1. website
SSL(secure Socket Layer)
TLS(transport Layer Security) - SSL3.0基础之上提出的安全通信标准,目前版本是1.0
openssl 主页 -> http://www.openssl.org/
openssl 中文文档 -> http://www.chinaunix.net/jh/13/478901.html

2. 如何编译OpenSSL in Windows?
a) 下载openssl -> openssl-0.9.8i
b) 下载perl -> http://downloads.activestate.com/ActivePerl/Windows/5.8/ActivePerl-5.8.8.822-MSWin32-x86-280952.zip
c) 安装perl -> ActivePerl-5.8.8.822-MSWin32-x86-280952/Installer.bat (之前先运行vcvars32.bat,需要运行perf Configure VC-WIN32来设置环境变量)
d) 使windows支持nmake -> C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\bin\vcvars32.bat
e) 进入openssl路径 -> cd C:\devdiv\openssl-0.9.8i    (工作路径)
f) 创建Makefile文件: ms\do_ms     (出现%osversion% is not defined的错误忽略即可)
g) 编译动态库： nmake -f ms\ntdll.mak
   编译静态库： nmake -f ms\nt.mak

   测试动态库： nmake -f ms\ntdll.mak test
   测试静态库： nmake -f ms\nt.mak test

   安装动态库： nmake -f ms\ntdll.mak install
   安装静态库： nmake -f ms\nt.mak install

   清除上次动态库的编译，以便重新编译： nmake -f ms\ntdll.mak clean
   清除上次静态库的编译，以便重新编译： nmake -f ms\nt.mak clean
   
3. 如何使用openssl?
a) library path -> C:\devdiv\openssl-0.9.8i\out32
b) include path -> C:\devdiv\openssl-0.9.8i\include
c) 库文件 -> libeay32.lib, ssleay32.lib

4. 配置文件在哪里?
C:\devdiv\openssl-0.9.8i\apps\openssl.cnf

5. 关于key:
key一般分为public key和private key,在openssl中,private key中包含了public key的信息,所以public key不需要单独创建. 如何创建一个RSA key?
openssl.exe genrsa -des3 -out privatekey.pem 2048  (需要添加密码保护)
openssl.exe genrsa -out privatekey.pem 2048

6. 关于certificates(证书文件), 如何创建一个证书呢?
一般流程是:
a. 创建一个private key
b. 创建一个certificate signing request(证书请求), 这个需要a#中创建的private key.因为证书中需要包含public key,
创建的priavate key中有这些信息.
(openssl.exe req -new -key privatekey.pem-out cacert.csr)
c. 把创建好的证书请求拿到CA(certificate authority)证书认证机构审批.

7. 如何做一个自签名的证书呢?
openssl.exe req -new -x509 -key privatekey.pem -out cacert.pem -days 1095
(Note: privatekey.pem需要自己创建)

8. Demo: 来自openssl自带的demo,略做修改.
Server:

  1#include <openssl/rsa.h>       /* SSLeay stuff */
  2#include <openssl/crypto.h>
  3#include <openssl/x509.h>
  4#include <openssl/pem.h>
  5#include <openssl/ssl.h>
  6#include <openssl/err.h>
  7
  8
  9#include <iostream>
 10#include <winsock2.h>
 11
 12#define SERVER_PORT    5003
 13
 14// certificate & key 的存放路径
 15// Note: 必须是全路径, 否则SSL_CTX_use_certificate_file等函数
 16//       无法找到文件在windows平台上.
 17// How to:
 18// #privatekey.pem
 19// openssl.exe genrsa -out privatekey.pem 2048
 20// #cacert.pem
 21// openssl.exe req -new -x509 -key privatekey.pem -out cacert.pem -days 1095 -config openssl.cnf
 22//
 23#define SERVER_CERTIFICATE   "c:\\config\\cacert.pem"    
 24#define SERVER_KEY           "c:\\config\\privatekey.pem"
 25
 26#pragma comment( lib, "ws2_32.lib" )
 27#pragma comment( lib, "libeay32.lib" )
 28#pragma comment( lib, "ssleay32.lib" )
 29
 30int main( int argc, char* argv[] ) {
 31  int ret;
 32
 33  ////////////
 34  // 初始化 //
 35  ////////////
 36  SSL_CTX* ctx;
 37  SSL_METHOD *meth;
 38
 39  SSL_load_error_strings();
 40  SSLeay_add_ssl_algorithms();
 41  meth = SSLv23_server_method(); 
 42
 43  ctx = SSL_CTX_new (meth);
 44  if (!ctx) {
 45    ERR_print_errors_fp(stderr);
 46    std::cout<<"SSL_CTX_new error."<<std::endl;
 47    return -1;
 48  }
 49  
 50  if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, SERVER_CERTIFICATE, SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
 51    ERR_print_errors_fp(stderr);
 52    std::cout<<"SSL_CTX_use_certificate_file error."<<std::endl;
 53    return -1;
 54  }
 55  if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, SERVER_KEY, SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
 56    ERR_print_errors_fp(stderr);
 57    std::cout<<"SSL_CTX_use_PrivateKey_file error."<<std::endl;
 58    return -1;
 59  }
 60
 61  if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
 62    ERR_print_errors_fp(stderr);
 63    std::cout<<"SSL_CTX_check_private_key error."<<std::endl;
 64    return -1;
 65  }
 66
 67  ///////////////////////
 68  // 建立原始的TCP连接 //
 69  ///////////////////////
 70  WSADATA wsaData;
 71  SOCKET listen_socket;
 72  SOCKET accept_socket;
 73  struct sockaddr_in addr_server;
 74  struct sockaddr_in addr_client;
 75  int addr_client_len;
 76
 77  ret = WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData );
 78  if ( ret != 0 ) {
 79    std::cout<<"WSAStartup error."<<std::endl;
 80    return -1;
 81  }
 82
 83  listen_socket = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
 84  if( listen_socket == INVALID_SOCKET  ) {
 85    std::cout<<"socket error."<<std::endl;
 86    return -1;
 87  }
 88  
 89  memset (&addr_server, 0, sizeof(addr_server));
 90  addr_server.sin_family           = AF_INET;
 91  addr_server.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
 92  addr_server.sin_port             = htons (SERVER_PORT);        
 93  
 94  ret = bind(listen_socket, (struct sockaddr*)&addr_server, sizeof(addr_server) ); 
 95  if( ret == SOCKET_ERROR )  {
 96     std::cout<<"bind error."<<std::endl;
 97     return -1;
 98  }
 99         
100  ret = listen (listen_socket, 5); 
101  if( ret == SOCKET_ERROR ) {
102    std::cout<<"listen error."<<std::endl;
103    return -1;
104  }
105  
106  addr_client_len = sizeof(addr_client);
107  accept_socket = accept (listen_socket, (struct sockaddr*) &addr_client, &addr_client_len);
108  if( accept_socket == INVALID_SOCKET  ) {
109    std::cout<<"accept error."<<std::endl;
110    return -1;
111  }
112  closesocket(listen_socket);
113  std::cout<<" Connection from "<<addr_client.sin_addr.S_un.S_addr<<":"<<addr_client.sin_port<<std::endl;
114
115  /////////////////////////////////////
116  // TCP连接已经建立，执行Server SSL //
117  /////////////////////////////////////
118  SSL*     ssl;
119  X509*    client_certificate;
120  char*    str;
121
122  ssl = SSL_new (ctx);                           
123  if( ssl == NULL ) {
124    std::cout<<"SSL_new error."<<std::endl;
125    return -1;
126  } 
127  SSL_set_fd (ssl, accept_socket);
128  ret = SSL_accept (ssl);                     
129  if( ret == -1 ) {
130    std::cout<<"SSL_accept error."<<std::endl;
131    return -1;
132  }
133  
134  // 获取cipher
135  std::cout<<"SSL connection using: "<<SSL_get_cipher(ssl)<<std::endl;
136  
137  // 获取客户端的证书
138  client_certificate = SSL_get_peer_certificate (ssl);
139  if (client_certificate != NULL) {
140    std::cout<<"Client certificate:"<<std::endl;
141    
142    str = X509_NAME_oneline (X509_get_subject_name (client_certificate), 0, 0);
143    if( str == NULL ) {
144      std::cout<<"X509_NAME_oneline error."<<std::endl;
145    } else {
146      std::cout<<"subject: "<<str<<std::endl;
147      OPENSSL_free (str);
148    }
149    
150    str = X509_NAME_oneline (X509_get_issuer_name  (client_certificate), 0, 0);
151    if( str == NULL ) {
152      std::cout<<"X509_NAME_oneline error."<<std::endl;
153    } else {
154      std::cout<<"issuer: "<<str<<std::endl;
155      OPENSSL_free (str);
156    }
157
158    X509_free (client_certificate);
159  } else {
160    std::cout<<"Client does not have certificate. "<<std::endl;
161  }
162
163  ////////////////
164  //  数据交换  //
165  ////////////////
166  char     buf [4096];
167
168  ret = SSL_read (ssl, buf, sizeof(buf) - 1);    
169  if( ret == -1 ) {
170    std::cout<<"SSL_read error."<<std::endl;
171    return -1;
172  }
173  buf[ret] = '\0';
174  std::cout<<buf<<std::endl;
175  
176  ret = SSL_write (ssl, "I hear you.", strlen("I hear you.")); 
177  if( ret == -1 ) {
178    std::cout<<"SSL_write error."<<std::endl;
179    return -1;
180  }
181
182  /////////////
183  // Cleanup //
184  /////////////
185  closesocket(accept_socket);
186  SSL_free (ssl);
187  SSL_CTX_free (ctx);
188  WSACleanup();
189  return 0;
190}

Client:

  1#include <openssl/rsa.h>       /* SSLeay stuff */
  2#include <openssl/crypto.h>
  3#include <openssl/x509.h>
  4#include <openssl/pem.h>
  5#include <openssl/ssl.h>
  6#include <openssl/err.h>
  7
  8
  9#include <iostream>
 10#include <winsock2.h>
 11
 12#define SERVER_IP      "127.0.0.1"
 13#define SERVER_PORT    5003
 14
 15#pragma comment( lib, "ws2_32.lib" )
 16#pragma comment( lib, "libeay32.lib" )
 17#pragma comment( lib, "ssleay32.lib" )
 18
 19
 20int main( int argc, char* argv[] ) {
 21  int ret;
 22  ////////////
 23  // 初始化 //
 24  ////////////
 25  SSL_CTX* ctx;
 26  SSL_METHOD *meth;
 27
 28  SSL_load_error_strings();
 29  SSLeay_add_ssl_algorithms();
 30  meth = SSLv23_client_method();
 31
 32  ctx = SSL_CTX_new (meth);
 33  if (!ctx) {
 34    ERR_print_errors_fp(stderr);
 35    std::cout<<"SSL_CTX_new error."<<std::endl;
 36    return -1;
 37  }
 38
 39  ///////////////////////
 40  // 建立原始的TCP连接 //
 41  ///////////////////////
 42  WSADATA wsaData;
 43  SOCKET client_socket;
 44  struct sockaddr_in addr_server;
 45
 46  ret = WSAStartup( MAKEWORD(2, 2), &wsaData );
 47  if ( ret != 0 ) {
 48    std::cout<<"WSAStartup error."<<std::endl;
 49    return -1;
 50  }
 51  client_socket = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0);  
 52  if( client_socket == INVALID_SOCKET  ) {
 53    std::cout<<"socket error."<<std::endl;
 54    return -1;
 55  }
 56  
 57  memset (&addr_server, 0, sizeof(addr_server));
 58  addr_server.sin_family           = AF_INET;
 59  addr_server.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(SERVER_IP);
 60  addr_server.sin_port             = htons (SERVER_PORT);
 61
 62  ret = connect(client_socket, (struct sockaddr*) &addr_server, sizeof(addr_server)); 
 63  if( client_socket == SOCKET_ERROR  ) {
 64    std::cout<<"connect error."<<std::endl;
 65    return -1;
 66  }
 67
 68  /////////////////////////////////////
 69  // TCP连接已经建立，执行Client SSL //
 70  /////////////////////////////////////
 71  SSL*     ssl;
 72  X509*    server_certificate;
 73  char*    str;
 74
 75  ssl = SSL_new (ctx);                         
 76  if( ssl == NULL ) {
 77    std::cout<<"SSL_new error."<<std::endl;
 78    return -1;
 79  } 
 80  SSL_set_fd (ssl, client_socket);
 81  ret = SSL_connect (ssl);                     
 82  if( ret == -1 ) {
 83    std::cout<<"SSL_accept error."<<std::endl;
 84    return -1;
 85  }
 86    
 87  // 接下来的获取密码和获取服务器端证书的两部是可选的，不会影响数据交换
 88  
 89  // 获取cipher
 90  std::cout<<"SSL connection using: "<<SSL_get_cipher(ssl)<<std::endl;
 91  
 92  // 获取服务器端的证书
 93  server_certificate = SSL_get_peer_certificate (ssl);       
 94  if( server_certificate != NULL ) {
 95    std::cout<<"Server certificate:"<<std::endl;
 96
 97    str = X509_NAME_oneline (X509_get_subject_name (server_certificate),0,0);
 98    if( str == NULL ) {
 99      std::cout<<"X509_NAME_oneline error."<<std::endl;
100    } else {
101      std::cout<<"subject: "<<str<<std::endl;
102      OPENSSL_free (str);
103    }
104
105    str = X509_NAME_oneline (X509_get_issuer_name  (server_certificate),0,0);
106    if( str == NULL ) {
107      std::cout<<"X509_NAME_oneline error."<<std::endl;
108    } else {
109      std::cout<<"issuer: "<<str<<std::endl;
110      OPENSSL_free (str);
111    }
112
113    X509_free (server_certificate);
114  } else {
115    std::cout<<"Server does not have certificate. we sould Esc!"<<std::endl;
116    return -1;
117  }
118
119  ////////////////
120  //  数据交换  //
121  ////////////////
122  char     buf [4096];
123
124  ret = SSL_write (ssl, "Hello World!", strlen("Hello World!"));  
125  if( ret == -1 ) {
126    std::cout<<"SSL_write error."<<std::endl;
127    return -1;
128  }
129  ret = SSL_read (ssl, buf, sizeof(buf) - 1);  
130  if( ret == -1 ) {
131    std::cout<<"SSL_read error."<<std::endl;
132    return -1;
133  }
134  buf[ret] = '\0';
135  std::cout<<buf<<std::endl;
136  SSL_shutdown(ssl);  /* send SSL/TLS close_notify */
137  
138  /////////////
139  // Cleanup //
140  /////////////
141  closesocket(client_socket);
142  SSL_free (ssl);
143  SSL_CTX_free (ctx);
144  WSACleanup();
145  return 0;
146}

最后的输出结果:
Server-Console:
Connection from 16777343:20314
SSL connection using: AES256-SHA
Client does not have certificate.
Hello World!

Client-Console:
SSL connection using: AES256-SHA
Server certificate:
subject: /C=cn/ST=shanghai/L=shanghai/O=shanghai/OU=shanghai/CN=shanghai/emailAd
dress=ysong.lee@gmail.com
issuer: /C=cn/ST=shanghai/L=shanghai/O=shanghai/OU=shanghai/CN=shanghai/emailAdd
ress=ysong.lee@gmail.com
I hear you.