2018-2019-1 20165219《信息安全系统设计基础》实验五
2018-2019-1 20165219《信息安全系统设计基础》实验五
背景技术
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。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。已经成为Internet上保密通讯的工业标准。
SSL能使用户/服务器应用之间的通信不被攻击者窃听，并且始终对服务器进行认证，还可选择对用户进行认证。SSL协议要求建立在可靠的传输层协议(TCP)之上。SSL协议的优势在于它是与应用层协议独立无关的，高层的应用层协议(例如：HTTP，FTP，TELNET等)能透明地建立于SSL协议之上。SSL协议在应用层协议通信之前就已经完成加密算法、通信密钥的协商及服务器认证工作。在此之后应用层协议所传送的数据都会被加密，从而保证通信的私密性。
工作流程
服务器认证阶段：
客户端向服务器发送一个开始信息“Hello”以便开始一个新的会话连接；
服务器根据客户的信息确定是否需要生成新的主密钥，如需要则服务器在响应客户的“Hello”信息时将包含生成主密钥所需的信息；
客户根据收到的服务器响应信息，产生一个主密钥，并用服务器的公开密钥加密后传给服务器；
服务器回复该主密钥，并返回给客户一个用主密钥认证的信息，以此让客户认证服务器。
用户认证阶段：
在此之前，服务器已经通过了客户认证，这一阶段主要完成对客户的认证。经认证的服务器发送一个提问给客户，客户则返回（数字）签名后的提问和其公开密钥，从而向服务器提供认证。
Linux下OpenSSL的安装与测试
在Linux下使用unzip openssl-master.zip命令解压
进入源代码目录cd openssl-1.1.0-pre1
使用如下命令进行安装：
$ ./config
$ make
$ make test
$ make install
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;
}
使用gcc -o test_openssl test_openssl.c -L/usr/local/ssl/lib -lcrypto -ldl -lpthread命令编译，生成test_openssl可执行文件，运行程序，并执行echo $?，结果打印0，测试结果表明安装成功。
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
编译方式
gcc -o server server.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread
gcc -o telent telent.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread
生产私钥和证书
openssl genrsa -out privkey.pem 1024
openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out CAcert.pem -days 1095
运行方式
./server 7838 1 CAcert.pem privkey.pem
./telent 127.0.0.1 7838
代码
客户端：
#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>
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;
}
服务器：
#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>
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;
}
