利用openssl的socket加密传输

强大的 Openssl

这里 主要是运用强大的openssl实现数据的加密传输。OpenSSL 是一个安全套接字层密码库，囊括主要的密码算法、常用的密钥和证书封装管理功能及SSL协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用
openssl是一个开源项目，其组成主要包括一下三个组件：

• openssl：多用途的命令行工具

• libcrypto：加密算法库

• libssl：加密模块应用库，实现了ssl及tls

下面的程序会用到命令行工具生成数字证书，还会调用诸多的ssl库函数。

ssl_client.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>

#define MAXBUF 1024  //注意宏定义格式
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;//定义两个结构体数据https://www.cnblogs.com/274914765qq/p/4513236.html
    SSL *ssl;
    if(argc!=3)
    {   
        printf("please input correct parameter,just like:\n./a.out ipaddress port");
        exit(0);
    }    
    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);//  将错误打印到FILE中
        exit(1);
    }   
    //创建socket用于tcp通信
    if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))<0){
        perror("socket");
        exit(errno);
    }
    printf("socket created\n");
    memset(&dest,0,sizeof(struct sockaddr_in));
    dest.sin_family=AF_INET;
    dest.sin_port=htons(atoi(argv[2]));//ascii to integer  字符串转化为整形数
    //inet_aton 将字符串IP地址转化为32位的网络序列地址
    if(inet_aton(argv[1],(struct in_addr *)&dest.sin_addr.s_addr)==0)
    {
        printf("error ");
        exit(errno);
    }
    printf("socket created");
    //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,建立SSL连接
    ssl=SSL_new(ctx);
    SSL_set_fd(ssl,sockfd);
    if(SSL_connect(ssl)==-1)
        ERR_print_errors_fp(stderr);
    else{
        printf("connect with %s encryption\n",SSL_get_cipher(ssl));
        ShowCerts(ssl);
    }
     bzero(buffer,MAXBUF+1);
     fgets(buffer,MAXBUF+1,stdin);
     len=SSL_write(ssl,buffer,strlen(buffer));
     if(len<0)
         printf("memsage send failure");
     else
         printf("memsage '%s' send success\n",buffer);
    memset(buffer,0,MAXBUF+1);
    len=SSL_read(ssl,buffer,MAXBUF);
    if(len>0)
        printf("receive '%s' successful!\n total %d bytes data\n",buffer,len);
    else {
        printf("receive data failure ,error reason:\n%d :%s ",errno,strerror(errno));
        goto finish;
    }
     finish:
     SSL_shutdown(ssl);
     SSL_free(ssl);
     close(sockfd);
     SSL_CTX_free(ctx);
     return 0;
}

ssl_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>

#define MAXBUF 1024
/************关于本文档********************************************
*filename: ssl-server.c
*purpose: 演示利用 OpenSSL 库进行基于 IP层的 SSL 加密通讯的方法，这是服务器端例子
* 科技站在巨人的肩膀上进步更快！感谢有开源前辈的贡献！
*********************************************************************/
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[4], 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[5], 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);
    if (argv[3])
        my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[3]);
    else
        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 */
      //  strcpy(buf, "hello world!");

        /* 接收客户端的消息 */
        bzero(buf, MAXBUF + 1);
        len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);
        if (len > 0)
            printf("memsage '%s' received successful! total %d bytes data received\n",
                   buf, len);
        else
            printf
                ("receive memsage failure！error number %d，error reason:'%s'\n",
                 errno, strerror(errno));
//发送消息
        bzero(buf, MAXBUF + 1);
        fgets(buf,MAXBUF+1,stdin);
        len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));
        if (len <= 0) {
            printf
                ("memsage'%s'send failure！error number:%d，error reason:'%s'\n",
                 buf, errno, strerror(errno));
            goto finish;
        } else
            printf("memsage '%s' send successful！total send %d bytes data！\n", buf, len);

        /* 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;
}

编译脚本mk.sh

#!/bin/sh
gcc -o  client ssl_client.c -lssl -lcrypto -ldl
gcc -o  server ssl_server.c -lssl -lcrypto -ldl

生成证书与私钥脚本make_ca_pk.h

#!/bin/sh
openssl genrsa -out privkey.pem 2048
openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out cacert.pem -days 1095

此脚本运用了openssl库中的命令行工具，生成了数字证书和cacert.pem和私钥privkey.pem
这两个文件将在服务端程序中被SSL_CTX_use_certificate_file（），SSL_CTX_use_PrivateKey_file（）两个openssl的库函数作为参数调用。

效果图

分别执行客户端和服务端程序，可实现如下图所示的加密交流。（由于fgets（）函数读到了回车符，输出的时候也有个回车符，可以将buffer中字符串的最后一个字符去掉）