Linux开发——http加密(https)
程序员文章站
2022-07-09 15:27:57
...
简介
HTTPS （全称：Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer） 是HTTP的安全版
HTTPS默认使用TCP端口443，也可以指定其他的TCP端口。
URI格式 https//:URL
加密简介
对称加密：
指的是加密方和解密方使用的是同一个**
优点：加密解密的速度很快
缺点：如果两个从未通信过的用户要进行通信的时候，该如何把解密的**传输给对方呢（**仍然要在网络上传输，所以**还是可能会被“中间人”截获），这是对称加密最大的缺点；
常见的对称加密算法有：
DES：使用56位的**，2000年的时候被人**了，所以现在基本不再使用
AES：高级加密标准，可以使用128，129，256三种长度**
其他的还有blowfish,Twofish和RC6,IDEA(商业算法)，CAST5等
非对称加密
非对称加密方式解决了对称加密的缺陷，它的加密和解***是不同的，比如对一组数字加密，我们可以用公钥对其加密，然后我们想要将其还原，就必须用私钥进行解密，公钥和私钥是配对使用的，常见的非对称加密算法有：
公钥加密 私钥解密
RSA：既可以用来加密解密，又可以用来实现用户认证
DSA：只能用来加密解密，所以使用范围没有RSA广
非对称加密长度通常有512，1024，2048，4096位，最常用的就是2048位，长度固然可以增加安全性但是需要花费很长时间来进行加密/解密，和对称加密相比，加密/解密的时间差不多是对称加密的1000倍，所以我们通常用其作为用户认证，用对称加密来实现数据的加密/解密
单项加密
单向加密就是用来计算一段数据的特征码的，为了防止用户通过“暴力**”的方式解密，所以单向加密一般具有“雪崩效应”就是说：只要被加密内容有一点点的不同，加密所得结果就会有很大的变化。单项加密还有一个特点就是无论被加密的内容多长/短，加密的结果（就是提取特征码）是定长的，用途：用于验证数据的完整性，常用的单项加密算法
MD5:这种加密算法固定长度为128位
SHA1：这种加密算法固定长度是160位
ssl简介
SSL协议的功能
1）保证传输数据的保密性
2）保证传输数据的完整性 rc4
3）实现通信双方的互相身份认证-----非对称加密
SSL协议在协议栈的位置
SSL 协议是一个分层的协议，共有两层组成。
高层协议包括 :
SSL 握手协议(SSL HandshakeProtocol) 、
改变加密约定协议(Change Cipher Spec Protocol) 、
报警协议(AlertProtocol)
处于 SSL 协议的底层的是： SSL记录层协议(SSL Record Protocol)
https加密详解
随机数+Key值+公钥---->私钥
解释如下，先说BOB和ALICE通信阶段
黑框A：表示要传输的数据
黑框B：就是单项加密对这段数据提取的特征码，这段特征码同时运用了非对称加密，具体过程是用BOB的私钥加密，传输给ALICE，只要到达后ALICE能解密，表明对方确实是BOB。这一过程同时起到了用户认证和数据完整性的校验。黑框B又称为数字签名
红框A：这一阶段会生成一段很长的随机数（**）然后配合对称加密算法对黑框A和黑框B加密,但是我们如何把加密的**传输给ALICE呢？这就要用到红框B了
红框B：这一阶段是用ALICE的公钥加密这串随机数（对称加密阶段的**），ALICE接受到数据后如果能用自己私钥解密，那就证明接受者确实ALICE
加密过程：
第一步：用单向加密算法提取数据（黑框A）的特征值
第二步：用自己的私钥加密这段特征值形成黑框B
第三步：用对称加密算法，对黑框A和黑框B来加密，得到红框A
第四步：用ALICE的公钥来加密第三步所用的**，得到红框B
解密过程：
第一步：ALICE用自己的私钥解密红框B得到对称加密的**
第二步：用这个**解密红框A内容
第三步：用BOB的公钥解密黑框B，如果能成功，说明发送方确实是BOB，这就完成了身份验证（解密后会得到一串数据的特征值）
第四步：用同样的单项加密算法来对这段数据提取特征值，如果和第三步的特征值一样，说明这段数据是完整的，这就完成了数据完整性的校验
openssl安装命令
apt-get install openssl
apt-get install libssl-dev //开发人员需要再安装这个开发库
私钥公钥，中间服务认证，服务器认证，客户端认证等钥匙制作流程
详见文档：https://download.csdn.net/download/qq_25490573/11944848
ssl加密流程
每个数据包都有不同的对称加密秘钥，随机生成
如何获得对方公钥
证书
公钥
数据 --->单项加密
---->对称加密
---->非对称的加密（使用对方的公钥）
每次进行数据传输的时候，每包数据都有一个随机生成的**
制作ca---建立一个server的公钥，建立一个client的公钥
server 私钥，公钥
client 私钥，公钥
自建根证书
生成服务器证书，并用自建根证书签名
openssl工具库用法
ssl全流程握手
实战例子
server端
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/opensslv.h>
#define DMSG(msg_fmt, msg_args...) \
printf("%s(%04u): " msg_fmt "\n", __FILE__, __LINE__, ##msg_args)
#define SSL_FILL_EMSG(msg_buf) ERR_error_string_n(ERR_get_error(), msg_buf, sizeof(msg_buf))
#define SSL_FILL_IO_EMSG(ssl_fd, msg_buf) \
ERR_error_string_n(SSL_get_error(ssl_fd), msg_buf, sizeof(msg_buf))
int shutdown_process = 0;
char *server_key_passphrase = NULL;
char ssl_ebuf[128];
void signal_handle(
int signal_value)
{
switch(signal_value)
{
case SIGINT:
case SIGQUIT:
case SIGTERM:
shutdown_process = 1;
break;
}
return;
}
int ssl_init(
SSL_CTX **ssl_ctx_buf)
{
const SSL_METHOD *ssl_method;
SSL_CTX *ssl_ctx;
// SSL 函式庫初始化.
SSL_library_init();
// 載入 SSL 錯誤訊息.
SSL_load_error_strings();
// 載入 SSL 演算法.
OpenSSL_add_all_algorithms();
// 指定使用 TLSv1 協定.
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10002000
ssl_method = TLSv1_2_server_method();
#else
ssl_method = TLSv1_server_method();
#endif
if(ssl_method == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_01;
}
// 建立 CTX 物件.
ssl_ctx = SSL_CTX_new(ssl_method);
if(ssl_ctx == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_01;
}
// 此函式非必要, 設定使用的加密演算法的優先權.
// 使用方法 https://linux.die.net/man/3/ssl_ctx_set_cipher_list
if(SSL_CTX_set_cipher_list(ssl_ctx, "DEFAULT") != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10002000
// ECDH 相關, OpenSSL 1.0.2 以上才支援.
if(SSL_CTX_set_ecdh_auto(ssl_ctx, 1) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_set_ecdh_auto() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
#endif
*ssl_ctx_buf = ssl_ctx;
return 0;
FREE_02:
SSL_CTX_free(ssl_ctx);
FREE_01:
return -1;
}
int ssl_set_key_passphrase(
char *buf,
int size,
int rwflag,
void *userdata)
{
return snprintf(buf, size, "%s", server_key_passphrase);
}
int ssl_load_pem(
SSL_CTX *ssl_ctx,
char *server_passphrase,
char *server_key_path,
char *server_cert_path,
char *server_chain_path)
{
// 設定伺服器的私鑰的密碼.
// 如果沒有使用 SSL_CTX_set_default_passwd_cb() 設定則會要求手動輸入.
if(server_passphrase != NULL)
SSL_CTX_set_default_passwd_cb(ssl_ctx, ssl_set_key_passphrase);
// 載入伺服器的私鑰 (PEM 格式).
if(SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ssl_ctx, server_key_path, SSL_FILETYPE_PEM) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_use_PrivateKey_file(%s) fail [%s]", server_key_path, ssl_ebuf);
return -1;
}
// 載入伺服器的憑證 (PEM 格式).
if(SSL_CTX_use_certificate_file(ssl_ctx, server_cert_path, SSL_FILETYPE_PEM) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_use_certificate_file(%s) fail [%s]", server_cert_path, ssl_ebuf);
return -1;
}
// 檢查伺服器的私鑰和憑證是否批配.
if(SSL_CTX_check_private_key(ssl_ctx) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_check_private_key() fail [%s]", ssl_ebuf);
return -1;
}
// 載入伺服器的憑證串鍊 (PEM 格式), 伺服器端要提供憑證串鍊讓客戶端做驗證.
// 憑證串鍊的內容就是把伺服器憑證和中繼憑證合併成單一憑證,
// 憑證串鍊內如必須依照 伺服器憑證 -> 中繼憑證-1 -> .. -> 中繼憑證-N 的順序記錄,
//
// 以 www.google.com 為例 :
// www.google.com 的憑證簽發順序是 (上到下),
// Equifax Secure Certificate Authority,
// GeoTrust Global CA,
// Google Internet Authority G2,
// www.google.com
// 憑證串鍊內如必須紀錄除了根憑證 (Equifax Secure Certificate Authority) 之外的憑證,
// 憑證串鍊檔案內容會像 :
// -----BEGIN CERTIFICATE-----
// www.google.com 的憑證內容.
// -----END CERTIFICATE-----
// -----BEGIN CERTIFICATE-----
// Google Internet Authority G2 的憑證內容.
// -----END CERTIFICATE-----
// -----BEGIN CERTIFICATE-----
// GeoTrust Global CA 的憑證內容.
// -----END CERTIFICATE-----
if(SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ssl_ctx, server_chain_path) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_use_certificate_chain_file(%s) fail [%s]",
server_chain_path, ssl_ebuf);
return -1;
}
return 0;
}
int ssl_socket_init(
struct sockaddr_in *local_addr,
socklen_t addr_len,
int *sock_fd_buf)
{
int sock_fd;
// 建立 socket.
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(sock_fd == -1)
{
DMSG("call socket() fail [%s]", strerror(errno));
return -1;
}
// 綁定服務位址.
if(bind(sock_fd, (struct sockaddr *) local_addr, addr_len) == -1)
{
DMSG("call bind() fail [%s]", strerror(errno));
return -1;
}
// 監聽客戶端連線.
if(listen(sock_fd, 4) == -1)
{
DMSG("call listen() fail [%s]", strerror(errno));
return -1;
}
*sock_fd_buf = sock_fd;
return 0;
}
int ssl_socket_accept(
int sock_fd,
SSL_CTX *ssl_ctx,
socklen_t addr_len,
int *sock_rfd_buf,
struct sockaddr_in *remote_addr_buf,
SSL **ssl_session_buf)
{
fd_set fdset_fd;
socklen_t alen = addr_len;
struct sockaddr_in remote_addr;
int sock_rfd;
SSL *ssl_session;
FD_ZERO(&fdset_fd);
FD_SET(sock_fd, &fdset_fd);
// 等待客戶端連線.
if(select(sock_fd + 1, &fdset_fd, NULL, NULL, NULL) == -1)
{
DMSG("call select() fail [%s]", strerror(errno));
goto FREE_01;
}
if(FD_ISSET(sock_fd, &fdset_fd) == 0)
{
DMSG("call FD_ISSET() return nothing");
goto FREE_01;
}
// 接收客戶端連線.
sock_rfd = accept(sock_fd, (struct sockaddr *) &remote_addr, &alen);
if(sock_rfd == -1)
{
DMSG("call accept() fail [%s]", strerror(errno));
goto FREE_01;
}
// 基於 ctx 產生新的 SSL.
ssl_session = SSL_new(ssl_ctx);
if(ssl_session == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_new() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
// 指定 SSL 連線使用的 socket.
if(SSL_set_fd(ssl_session, sock_rfd) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_set_fd() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_03;
}
// 建立 SSL 連線.
if(SSL_accept(ssl_session) == -1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_accept() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_03;
}
*sock_rfd_buf = sock_rfd;
memcpy(remote_addr_buf, &remote_addr, addr_len);
*ssl_session_buf = ssl_session;
return 0;
FREE_03:
SSL_free(ssl_session);
FREE_02:
close(sock_rfd);
FREE_01:
return -1;
}
int ssl_show_info(
struct sockaddr_in *remote_addr,
SSL *ssl_session)
{
X509 *cert_data;
char data_buf[256];
DMSG("");
// 顯示客戶端的位址.
DMSG("client :");
DMSG("%s:%u", inet_ntop(AF_INET, &remote_addr->sin_addr, data_buf, sizeof(data_buf)),
ntohs(remote_addr->sin_port));
// 顯示連線的 SSL 版本.
DMSG("version :");
DMSG("%s", SSL_get_cipher_version(ssl_session));
// 顯示使用的加密方式.
DMSG("cipher :");
DMSG("%s", SSL_get_cipher_name(ssl_session));
// 取出對方的憑證.
cert_data = SSL_get_peer_certificate(ssl_session);
DMSG("client certificate :");
if(cert_data != NULL)
{
// 取出憑證的主旨.
X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("subject : %s", data_buf);
// 取出憑證的簽發者.
X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("issuer : %s", data_buf);
}
else
{
DMSG("no certificate");
}
return 0;
}
int ssl_socket_send(
SSL *ssl_session,
void *data_con,
unsigned int data_len)
{
int slen;
slen = SSL_write(ssl_session, data_con, data_len);
if(slen <= 0)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_write() fail [%s]", ssl_ebuf);
return -1;
}
return slen;
}
int ssl_socket_recv(
SSL *ssl_session,
void *data_buf,
unsigned int buf_size)
{
int rlen;
rlen = SSL_read(ssl_session, data_buf, buf_size);
if(rlen <= 0)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_read() fail [%s]", ssl_ebuf);
return -1;
}
return rlen;
}
int main(
int argc,
char **argv)
{
int fret = -1;
char opt_ch, *server_key_path = NULL, *server_cert_path = NULL, *server_chain_path = NULL;
char data_buf[256];
int sock_fd, sock_rfd;
SSL_CTX *ssl_ctx;
SSL *ssl_session;
struct in_addr naddr;
struct sockaddr_in local_addr, remote_addr;
while((opt_ch = getopt(argc , argv, "p:k:c:l:"))!= -1)
switch(opt_ch)
{
case 'p':
server_key_passphrase = optarg;
break;
case 'k':
server_key_path = optarg;
break;
case 'c':
server_cert_path = optarg;
break;
case 'l':
server_chain_path = optarg;
break;
default:
goto FREE_HELP;
}
if(server_key_passphrase == NULL)
goto FREE_HELP;
if(server_key_path == NULL)
goto FREE_HELP;
if(server_cert_path == NULL)
goto FREE_HELP;
if(server_chain_path == NULL)
goto FREE_HELP;
signal(SIGINT, signal_handle);
signal(SIGQUIT, signal_handle);
signal(SIGTERM, signal_handle);
// 初始化 SSL 資料.
if(ssl_init(&ssl_ctx) < 0)
{
DMSG("call ssl_init() fail");
goto FREE_01;
}
// 載入伺服器的憑證串鍊, 私鑰, 憑證.
if(ssl_load_pem(ssl_ctx, server_key_passphrase, server_key_path, server_cert_path,
server_chain_path) < 0)
{
DMSG("call ssl_load_pem() fail");
goto FREE_02;
}
// 設定伺服器服務的位址.
if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &naddr) != 1)
{
DMSG("call inet_pton() fail [%s]", strerror(errno));
goto FREE_02;
}
memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));
local_addr.sin_family = AF_INET;
local_addr.sin_addr.s_addr = naddr.s_addr;
local_addr.sin_port = htons(443);
// socket 初始化並監聽連線.
if(ssl_socket_init(&local_addr, sizeof(local_addr), &sock_fd) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_init() fail");
goto FREE_02;
}
DMSG("listen connect");
while(shutdown_process == 0)
{
// 接收連線.
fret = ssl_socket_accept(sock_fd, ssl_ctx, sizeof(remote_addr),
&sock_rfd, &remote_addr, &ssl_session);
if(fret < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_accept() fail");
goto FREE_02;
}
// 顯示 SSL 的連線和憑證等資訊.
ssl_show_info(&remote_addr, ssl_session);
// 接收資料.
if(ssl_socket_recv(ssl_session, data_buf, sizeof(data_buf)) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_recv() fail");
shutdown_process = 1;
goto FREE_SESSION;
}
DMSG("recv : %s", data_buf);
// 傳送資料.
snprintf(data_buf, sizeof(data_buf), "hellow, i am server");
DMSG("send : %s", data_buf);
if(ssl_socket_send(ssl_session, data_buf, strlen(data_buf)) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_send() fail");
shutdown_process = 1;
goto FREE_SESSION;
}
FREE_SESSION:
DMSG("close connect");
SSL_shutdown(ssl_session);
SSL_free(ssl_session);
close(sock_rfd);
}
FREE_02:
SSL_CTX_free(ssl_ctx);
FREE_01:
return 0;
FREE_HELP:
printf("\ntls_one_way_server <-p> <-k> <-c> <-l>\n");
printf(" -p : server private key pass phrase\n");
printf(" ex : -p john123\n");
printf(" -k : server private key path\n");
printf(" ex : -k ../pem/server/server.key.pem\n");
printf(" -c : server certificate path\n");
printf(" ex : -c ../pem/server/server.cert.pem\n");
printf(" -l : server certificate chain path\n");
printf(" ex : -l ../pem/server/server_chain.cert.pem\n\n");
return 0;
}
client端
// ©.
// https://github.com/sizet/ssl_example
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/opensslv.h>
#define DMSG(msg_fmt, msg_args...) \
printf("%s(%04u): " msg_fmt "\n", __FILE__, __LINE__, ##msg_args)
#define SSL_FILL_EMSG(msg_buf) ERR_error_string_n(ERR_get_error(), msg_buf, sizeof(msg_buf))
#define SSL_FILL_IO_EMSG(ssl_session, msg_buf) \
ERR_error_string_n(SSL_get_error(ssl_session), msg_buf, sizeof(msg_buf))
char ssl_ebuf[128];
void signal_handle(
int signal_value)
{
switch(signal_value)
{
case SIGINT:
case SIGQUIT:
case SIGTERM:
exit(0);
break;
}
return;
}
int ssl_init(
SSL_CTX **ssl_ctx_buf)
{
const SSL_METHOD *ssl_method;
SSL_CTX *ssl_ctx;
// SSL 函式庫初始化.
SSL_library_init();
// 載入 SSL 錯誤訊息.
SSL_load_error_strings();
// 載入 SSL 演算法.
OpenSSL_add_all_algorithms();
// 指定使用 TLSv1 協定.
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10002000
ssl_method = TLSv1_2_client_method();
#else
ssl_method = TLSv1_client_method();
#endif
if(ssl_method == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_01;
}
// 建立 CTX 物件.
ssl_ctx = SSL_CTX_new(ssl_method);
if(ssl_ctx == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_01;
}
// 此函式非必要, 設定使用的加密演算法的優先權.
// 使用方法 https://linux.die.net/man/3/ssl_ctx_set_cipher_list
if(SSL_CTX_set_cipher_list(ssl_ctx, "DEFAULT") != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_new(TLSv1_server_method()) fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10002000
// ECDH 相關, OpenSSL 1.0.2 以上才支援.
if(SSL_CTX_set_ecdh_auto(ssl_ctx, 1) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_set_ecdh_auto() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
#endif
*ssl_ctx_buf = ssl_ctx;
return 0;
FREE_02:
SSL_CTX_free(ssl_ctx);
FREE_01:
return -1;
}
// 驗證伺服器的憑證的函式.
// 憑證的檢查順序是 根憑證 -> 中繼憑證 -> ... -> 伺服器憑證, 每個憑證都會呼叫驗證函式.
// preverify_ok :
// OpenSSL 在呼叫此函式之前會先對憑證做基本檢查, 這邊會紀錄檢查結果.
// 0 = 憑證錯誤.
// 1 = 憑證正確.
int ssl_verify_cert(
int preverify_ok,
X509_STORE_CTX *x509_ctx)
{
X509 *cert_data;
int err_code, cert_depth;
char data_buf[256];
const char *err_msg;
// 哪一層的憑證.
cert_depth = X509_STORE_CTX_get_error_depth(x509_ctx);
// 錯誤的原因.
err_code = X509_STORE_CTX_get_error(x509_ctx);
DMSG("verify server certificate, depth = %d :", cert_depth);
cert_data = X509_STORE_CTX_get_current_cert(x509_ctx);
// 取出憑證的主旨.
X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("subject : %s", data_buf);
// 取出憑證的簽發者.
X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("issuer : %s", data_buf);
if(preverify_ok == 0)
{
// 憑證錯誤.
// 以 www.google.com 為例,
// 在 SSL_CTX_load_verify_locations() 不指定或使用錯誤的根憑證, 會顯示,
// verify server certificate, depth = 2 :
// subject : /C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
// issuer : /C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
// invalid, unable to get local issuer certificate.
// 錯誤的文字說明.
err_msg = X509_verify_cert_error_string(err_code);
DMSG("invalid, %s", err_msg);
// 設定錯誤原因.
X509_STORE_CTX_set_error(x509_ctx, err_code);
}
else
{
// 憑證正確.
// 以 www.google.com 為例,
// 在 SSL_CTX_load_verify_locations() 使用正確的根憑證, 會顯示,
// verify server certificate, depth = 3 :
// subject : /C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
// issuer : /C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
// verify server certificate, depth = 2 :
// subject : /C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust Global CA
// issuer : /C=US/O=Equifax/OU=Equifax Secure Certificate Authority
// verify server certificate, depth = 1 :
// subject : /C=US/O=Google Inc/CN=Google Internet Authority G2
// issuer : /C=US/O=GeoTrust Inc./CN=GeoTrust Global CA
// verify server certificate, depth = 0 :
// subject : /C=US/ST=California/L=Mountain View/O=Google Inc/CN=www.google.com
// issuer : /C=US/O=Google Inc/CN=Google Internet Authority G2
//
// 可以對憑證作其他額外的檢查,
// 如果要拒絕此憑證要使用 X509_STORE_CTX_set_error() 設定原因, 並回傳 0 (參考下面說明),
// 可以設定的值參考 https://linux.die.net/man/3/x509_store_ctx_set_error
}
// 回傳值會影響 SSL_connect/SSL_accept 的結果,
// 0 = 驗證結果錯誤, OpenSSL 會中斷憑證串鍊的驗證並使 SSL_connect/SSL_accept 回傳錯誤.
// 1 = 驗證結果正確, OpenSSL 會繼續憑證串鍊的驗證.
return preverify_ok;
}
int ssl_load_pem(
SSL_CTX *ssl_ctx,
char *server_root_ca_path)
{
if(server_root_ca_path != NULL)
{
// 客戶端是否驗證伺服器的憑證.
// 參數 2 表示驗證模式,
// SSL_VERIFY_NONE = 不驗證, 預設值.
// SSL_VERIFY_PEER = 要驗證.
// 參數 3 表示額外的驗證函式,
// NULL = 使用 OpenSSL 內建的驗證函式.
// 函式 = 指定的額外驗證函式.
// 使用 SSL_connect/SSL_accept 取得對方憑證後會呼叫指定的額外驗證函式處理.
SSL_CTX_set_verify(ssl_ctx, SSL_VERIFY_PEER, ssl_verify_cert);
// 在 SSL_CTX_set_verify() 使用 SSL_VERIFY_PEER 的話,
// 需要指定伺服器使用的憑證的根憑證 (PEM 格式).
//
// 以 www.google.com 為例 :
// 在終端機輸入 echo "Q" | openssl s_client -connect www.google.com:443
// 顯示的憑證串鍊 :
// CONNECTED(00000003)
// depth=3 C = US, O = Equifax, OU = Equifax Secure Certificate Authority
// verify return:1
// depth=2 C = US, O = GeoTrust Inc., CN = GeoTrust Global CA
// verify return:1
// depth=1 C = US, O = Google Inc, CN = Google Internet Authority G2
// verify return:1
// depth=0 C = US, ST = California, L = Mountain View, O = Google Inc, CN = www.google.com
// verify return:1
// 其中 :
// depth=0, CN = www.google.com,
// 這邊是 www.google.com 的憑證.
// depth=1, CN = Google Internet Authority G2,
// 這邊是 www.google.com 的憑證的簽發者, 屬於中繼憑證.
// depth=2, CN = GeoTrust Global CA,
// 這邊是 Google Internet Authority G2 的憑證的簽發者, 屬於中繼憑證.
// depth=3, CN = Equifax Secure Certificate Authority,
// 這邊是 GeoTrust Global CA 的憑證的簽發者, 而在他之上沒其他簽發者, 屬於根憑證.
// www.google.com 的根憑證就是 Equifax Secure Certificate Authority,
// Equifax Secure Certificate Authority 的憑證可以在網路上下載.
//
// 在建立 SSL 連線時, 伺服器必須傳送完整的憑證串鍊給客戶端做驗證,
// 憑證串鍊一般會紀錄在 Server Hellow 中的 SSL Record Layer 的 Handshake (Certificate),
// 憑證串鍊會依照 伺服器憑證 -> 中繼憑證-1 -> .. -> 中繼憑證-N 的順序記錄,
// 以 www.google.com 為例, www.google.com 會傳送的憑證串鍊會是 :
// [www.google.com 憑證], [Google Internet Authority G2 憑證], [GeoTrust Global CA 憑證],
// 總共 3 個憑證, 一般情況伺服器傳來的憑證串鍊不會含有根憑證,
// 客戶端必須自己擁有根憑證來做驗證.
if(SSL_CTX_load_verify_locations(ssl_ctx, server_root_ca_path, NULL) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_CTX_load_verify_locations(%s) fail [%s]",
server_root_ca_path, ssl_ebuf);
return -1;
}
}
return 0;
}
int ssl_socket_init(
int *sock_fd_buf)
{
int sock_fd;
// 建立 socket.
sock_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(sock_fd == -1)
{
DMSG("call socket() fail [%s]", strerror(errno));
return -1;
}
*sock_fd_buf = sock_fd;
return 0;
}
int ssl_socket_connect(
int sock_fd,
SSL_CTX *ssl_ctx,
struct sockaddr_in *remote_addr,
socklen_t addr_len,
SSL **ssl_session_buf)
{
int cret;
SSL *ssl_session;
// 連線.
if(connect(sock_fd, (struct sockaddr *) remote_addr, addr_len) == -1)
{
DMSG("call connect() fail [%s]", strerror(errno));
goto FREE_01;
}
// 基於 CTX 產生新的 SSL 連線.
ssl_session = SSL_new(ssl_ctx);
if(ssl_session == NULL)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_new() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_01;
}
// 指定 SSL 連線使用的 socket.
if(SSL_set_fd(ssl_session, sock_fd) != 1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_set_fd() fail [%s]", ssl_ebuf);
goto FREE_02;
}
// 建立 SSL 連線.
if(SSL_connect(ssl_session) == -1)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_connect() fail [%s]", ssl_ebuf);
cret = SSL_get_verify_result(ssl_session);
if(cret != X509_V_OK)
{
DMSG("invalid certificate, %s", X509_verify_cert_error_string(cret));
}
goto FREE_02;
}
*ssl_session_buf = ssl_session;
return 0;
FREE_02:
SSL_free(ssl_session);
FREE_01:
return -1;
}
int ssl_show_info(
struct sockaddr_in *remote_addr,
SSL *ssl_session)
{
X509 *cert_data;
char data_buf[256];
DMSG("");
// 顯示伺服器的位址.
DMSG("server :");
DMSG("%s:%u", inet_ntop(AF_INET, &remote_addr->sin_addr, data_buf, sizeof(data_buf)),
ntohs(remote_addr->sin_port));
// 顯示連線的 SSL 版本.
DMSG("version :");
DMSG("%s", SSL_get_cipher_version(ssl_session));
// 顯示使用的加密方式.
DMSG("cipher :");
DMSG("%s", SSL_get_cipher_name(ssl_session));
// 取出對方的憑證.
cert_data = SSL_get_peer_certificate(ssl_session);
DMSG("server certificate :");
if(cert_data != NULL)
{
// 取出憑證的主旨.
X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("subject : %s", data_buf);
// 取出憑證的簽發者.
X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert_data), data_buf, sizeof(data_buf));
DMSG("issuer : %s", data_buf);
}
else
{
DMSG("no certificate");
}
return 0;
}
int ssl_socket_send(
SSL *ssl_session,
void *data_con,
unsigned int data_len)
{
int slen;
slen = SSL_write(ssl_session, data_con, data_len);
if(slen <= 0)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_write() fail [%s]", ssl_ebuf);
return -1;
}
return slen;
}
int ssl_socket_recv(
SSL *ssl_session,
void *data_buf,
unsigned int buf_size)
{
int rlen;
rlen = SSL_read(ssl_session, data_buf, buf_size);
if(rlen <= 0)
{
SSL_FILL_EMSG(ssl_ebuf);
DMSG("call SSL_read() fail [%s]", ssl_ebuf);
return -1;
}
return rlen;
}
int main(
int argc,
char **argv)
{
int sock_fd;
char opt_ch, *server_root_ca_path = NULL, data_buf[256];
SSL_CTX *ssl_ctx;
SSL *ssl_session;
struct in_addr naddr;
struct sockaddr_in remote_addr;
while((opt_ch = getopt(argc , argv, "r:"))!= -1)
switch(opt_ch)
{
case 'r':
server_root_ca_path = optarg;
break;
default:
goto FREE_HELP;
}
if(server_root_ca_path == NULL)
goto FREE_HELP;
signal(SIGINT, signal_handle);
signal(SIGQUIT, signal_handle);
signal(SIGTERM, signal_handle);
// 初始化 SSL 資料.
if(ssl_init(&ssl_ctx) < 0)
{
DMSG("call ssl_init() fail");
goto FREE_01;
}
// 載入伺服器的根憑證, 需要驗證伺服器的憑證才需要.
if(ssl_load_pem(ssl_ctx, server_root_ca_path) < 0)
{
DMSG("call ssl_load_pem() fail");
goto FREE_02;
}
// socket 初始化.
if(ssl_socket_init(&sock_fd) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_init() fail");
goto FREE_02;
}
// 設定伺服器的位址.
if(inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &naddr) != 1)
{
DMSG("call inet_pton() fail [%s]", strerror(errno));
goto FREE_02;
}
memset(&remote_addr, 0, sizeof(remote_addr));
remote_addr.sin_family = AF_INET;
remote_addr.sin_addr.s_addr = naddr.s_addr;
remote_addr.sin_port = htons(443);
// 連線.
if(ssl_socket_connect(sock_fd, ssl_ctx, &remote_addr, sizeof(remote_addr), &ssl_session) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_connect() fail");
goto FREE_03;
}
// 顯示 SSL 的連線和憑證等資訊.
ssl_show_info(&remote_addr, ssl_session);
// 傳送資料.
snprintf(data_buf, sizeof(data_buf), "hellow, i am client");
DMSG("send : %s", data_buf);
if(ssl_socket_send(ssl_session, data_buf, strlen(data_buf)) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_send() fail");
goto FREE_03;
}
// 接收資料.
if(ssl_socket_recv(ssl_session, data_buf, sizeof(data_buf)) < 0)
{
DMSG("call ssl_socket_recv() fail");
goto FREE_03;
}
DMSG("recv : %s", data_buf);
// 關閉 SSL 連線.
SSL_shutdown(ssl_session);
SSL_free(ssl_session);
FREE_03:
close(sock_fd);
FREE_02:
SSL_CTX_free(ssl_ctx);
FREE_01:
return 0;
FREE_HELP:
printf("\ntls_one_way_client <-r>\n");
printf(" -r : server root CA certificate path\n");
printf(" ex : -r ../pem/server/root_ca.cert.pem\n");
return 0;
}
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