20155207 实验五 通讯协议设计

20155207 实验五 通讯协议设计

什么是OpenSSL？

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。
SSL是Secure Sockets Layer（安全套接层协议）的缩写，可以在Internet上提供秘密性传输。Netscape公司在推出第一个Web浏览器的同时，提出了SSL协议标准。其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性,可在服务器端和用户端同时实现支持。
Openssl的特征：数据保密性、数据完整性、安全验证

OpenSSL的重大漏洞

2014年4月8日，OpenSSL的大漏洞曝光。这个漏洞被曝光的黑客命名为“heartbleed”，意思是“心脏流血”——代表着最致命的内伤。利用该漏洞，黑客坐在自己家里电脑前，就可以实时获取到约30%https开头网址的用户登录账号密码，包括大批网银、购物网站、电子邮件等。

Heartbleed Bug是流行的OpenSSL加密软件库中的一个严重漏洞。这种弱点允许在正常情况下通过用于保护因特网的SSL / TLS加密来窃取受保护的信息。

Heartbleed错误允许Internet上的任何人读取由易受攻击的OpenSSL软件版本保护的系统的内存。这就损害了用于识别服务提供商的秘密密钥，并加密了流量，用户的名字和密码以及实际的内容。这使得攻击者可以窃听通信，直接从服务和用户处窃取数据，模仿服务和用户。

这是一个实现问题，即流行的OpenSSL库中的编程错误，它向应用程序和服务提供SSL / TLS等加密服务。

实验一

在Ubuntu中完成 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html 中的作业。
与他人协作，测试同一个OpenSSL包的加密算法。测试加密算法：AES、RSA、MD5。经过测试各算法的确有效。
通信服务器和客户端需要相互确认。所以基于此，加密通信只能使用公钥加密算法RSA，进行通信之前先生成密钥文件。
RSA加密解密过程：通常是先生成一对RSA 密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开，甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长，一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要。
服务器与客户端基于TCP协议搭建，不采用UDP是因为UDP协议构建的技术不够精。
实现结果：

实验二

在Ubuntu中实现对实验三中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护。
实验流程图：

服务器代码：

#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 MYPORT 155212

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd, new_fd;
    socklen_t len;
    struct sockaddr_in my_addr, their_addr;
    char buffer[BUFSIZ];
    SSL_CTX *ctx;
    
    SSL_library_init();
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    SSL_load_error_strings();
    ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
    if (ctx == NULL)
    {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, "cacert.pem", SSL_FILETYPE_PEM) <= 0)
    {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, "privkey.pem", SSL_FILETYPE_PEM) <= 0)
    {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx))
    {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    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, 5) == -1)
    {
        perror("listen");
        exit(1);
    }

    while (1)
    {
        SSL *ssl;
        len = sizeof(struct sockaddr);

        if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &their_addr, &len)) == -1)
        {
            perror("accept");
            exit(errno);
        }
        else
            printf("accept client %s\n", inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

        ssl = SSL_new(ctx);
        SSL_set_fd(ssl, new_fd);
        if (SSL_accept(ssl) == -1)
        {
            perror("accept");
            close(new_fd);
            break;
        }

        int length, i;
        long wordscount=0;
        int flag=1;

        while(1){
            bzero(buffer, BUFSIZ);
            if((length=SSL_read(ssl, buffer, BUFSIZ))>0){
                for(i=0; i<len; i++){
                    if(flag==0){
                        switch(buffer[i]){
                            case ' ':
                                wordscount++;
                                break;
                            case '\n':
                                wordscount++;
                                break;
                            case '\r':
                                wordscount++;
                                break;
                            default:
                                break;
                        }
                    }
                    if(buffer[i]== ' ' || buffer[i]=='\n' || buffer[i]=='\r') flag=1;
                    else flag=0;
                }
            }
            if(length<1024) break;
        }

        len = SSL_write(ssl, &wordscount, sizeof(long));

        SSL_shutdown(ssl);
        SSL_free(ssl);
        close(new_fd);
    }
    close(sockfd);
    SSL_CTX_free(ctx);
    return 0;
}

客户端代码：

#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 MYPORT 155212

void ShowCerts(SSL * ssl)
{
    X509 *cert;
    char *line;

    cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);
    if (cert != NULL)
    {
        printf("num cert messsage:\n");
        line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
        printf("cert: %s\n", line);
        free(line);
        line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
        printf("Issuer: %s\n", line);
        free(line);
        X509_free(cert);
    }
    else
        printf("no cert message \n");
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int sockfd, len;
    struct sockaddr_in dest;
    char buffer[BUFSIZ];
    SSL_CTX *ctx;
    SSL *ssl;

    
    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);
    }

    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
    {
        perror("Socket");
        exit(errno);
    }

    bzero(&dest, sizeof(dest));
    dest.sin_family = AF_INET;
    dest.sin_port = htons(MYPORT);
    if (inet_aton("127.0.0.1", (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0)
    {
        perror("127.0.0.1");
        exit(errno);
    }
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0)
    {
        perror("Connect ");
        exit(errno);

    }

    ssl = SSL_new(ctx);
    SSL_set_fd(ssl, sockfd);

    if (SSL_connect(ssl) == -1)
        ERR_print_errors_fp(stderr);

    FILE *fp;
    char path[20];
    gets(path);
    fp=fopen(path, "r");
    char readch;
    int i=0;
    bzero(buffer, BUFSIZ);
    while((readch=fgetc(fp))!=EOF){
        if(i<1024){
            buffer[i]=readch;
            i++;
        }
        else{
            i=0;
            int n=SSL_write(ssl, buffer, 1024);
        }
    }
    fclose(fp);
    if(i!=0) SSL_write(ssl, buffer, i);

    long wordscount;
    bzero(buffer, BUFSIZ);
    SSL_read(ssl, &wordscount, sizeof(long));
    printf("%ld\n", wordscount);

    SSL_shutdown(ssl);
    SSL_free(ssl);
    close(sockfd);
    SSL_CTX_free(ctx);
    return 0;
}

代码实现截图：