實驗五通信協議設計 20165311

時間 2020-08-11

標籤實驗通信協議設計简体版

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背景知識

OpenSSL是爲網絡通訊提供安全及數據完整性的一種安全協議，囊括了主要的密碼算法、經常使用的密鑰和證書封裝管理功能以及SSL協議，並提供了豐富的應用程序供測試或其它目的使用。算法
OpenSSL是一個強大的安全套接字層密碼庫，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，可是，你不該該只將其做爲一個庫來使用，它仍是一個多用途的、跨平臺的密碼工具。安全
基本功能，OpenSSL整個軟件包大概能夠分紅三個主要的功能部分：
1. 密碼算法庫
2. SSL協議庫
3. 應用程序

任務一

OpenSSL的安裝

首先解壓源代碼：
tar xzvf openssl-1.1.0-pre1.tar.gz
而後進入源代碼目錄：
cd openssl-1.1.0-pre1
而後使用下列命令編譯安裝：

./config

make

make test

sudo make install

安裝後進行測試：編寫test_openssl.c文件進行測試：

#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命令編譯，生成「test_openssl」可執行文件，運行程序，並執行echo $?，結果打印0，測試結果代表安裝成功。服務器
運行截圖：網絡

任務二socket

- OpenSSL是一個開放源代碼的SSL協議的產品實現，它採用C語言做爲開發語言，具有了跨系統的性能。調用OpenSSL的函數就能夠實現一個SSL加密的安全數據傳輸通道，從而保護客戶端和服務器之間數據的安全。
- 基於OpenSSL的程序遵循的如下基本步驟：
1. OpenSSL初始化。
2. 選擇會話協議。
3. 建立會話環境。
4. 創建SSL套接字。
5. 完成SSL握手。
6. 進行數據傳輸。
7. 結束SSL通訊。
代碼：

/*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>
#include <openssl/evp.h>


#define MAXBUF 1024

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 庫初始化 */
    SSL_library_init();
    /* 載入全部 SSL 算法 */
    OpenSSL_add_all_algorithms();
    /* 載入全部 SSL 錯誤消息 */
    SSL_load_error_strings();
    /* 以 SSL V2 和 V3 標準兼容方式產生一個 SSL_CTX ，即 SSL Content Text */
    ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
    /* 也能夠用 SSLv2_server_method() 或 SSLv3_server_method() 單獨表示 V2 或 V3標準 */
    if (ctx == NULL) {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    /* 載入用戶的數字證書， 此證書用來發送給客戶端。 證書裏包含有公鑰 */
    if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    /* 載入用戶私鑰 */
    if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0){
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }
    /* 檢查用戶私鑰是否正確 */
    if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
        ERR_print_errors_fp(stdout);
        exit(1);
    }

    /* 開啓一個 socket 監聽 */
    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, lisnum) == -1) {
        perror("listen");
        exit(1);
    } else
        printf("begin listen\n");

    while (1) {
        SSL *ssl;
        len = sizeof(struct sockaddr);
        /* 等待客戶端連上來 */
        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);

        /* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */
        ssl = SSL_new(ctx);
        /* 將鏈接用戶的 socket 加入到 SSL */
        SSL_set_fd(ssl, new_fd);
        /* 創建 SSL 鏈接 */
        if (SSL_accept(ssl) == -1) {
            perror("accept");
            close(new_fd);
            break;
        }

        /* 開始處理每一個新鏈接上的數據收發 */
        bzero(buf, MAXBUF + 1);
        strcpy(buf, "server->client");
        /* 發消息給客戶端 */
        len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));

        if (len <= 0) {
            printf
                ("消息'%s'發送失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是'%s'\n",
                 buf, errno, strerror(errno));
            goto finish;
        } else
            printf("消息'%s'發送成功，共發送了%d個字節！\n",
                   buf, len);

        bzero(buf, MAXBUF + 1);
        /* 接收客戶端的消息 */
        len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);
        if (len > 0)
            printf("接收消息成功:'%s'，共%d個字節的數據\n",
                   buf, len);
        else
            printf
                ("消息接收失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是'%s'\n",
                 errno, strerror(errno));
        /* 處理每一個新鏈接上的數據收發結束 */
      finish:
        /* 關閉 SSL 鏈接 */
        SSL_shutdown(ssl);
        /* 釋放 SSL */
        SSL_free(ssl);
        /* 關閉 socket */
        close(new_fd);
    }
    /* 關閉監聽的 socket */
    close(sockfd);
    /* 釋放 CTX */
    SSL_CTX_free(ctx);
    return 0;
}

/*telent.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>
#include <openssl/evp.h>
  
  
#define MAXBUF 1024  
  
void ShowCerts(SSL * ssl)  
{  
    X509 *cert;  
    char *line;  
  
    cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);  
    if (cert != NULL) {  
        printf("數字證書信息:\n");  
        line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);  
        printf("證書: %s\n", line);  
        free(line);  
        line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);  
        printf("頒發者: %s\n", line);  
        free(line);  
       X509_free(cert);  
    } else  
        printf("無證書信息！\n");  
}  
  
int main(int argc, char **argv)  
{  
    int sockfd, len;  
    struct sockaddr_in dest;  
    char buffer[MAXBUF + 1];  
    SSL_CTX *ctx;  
    SSL *ssl;  
  
    if (argc != 3) {  
        printf("參數格式錯誤！正確用法以下：\n\t\t%s IP地址 端口\n\t好比:\t%s 127.0.0.1 80\n此程序用來從某個"  
             "IP 地址的服務器某個端口接收最多 MAXBUF 個字節的消息",  
             argv[0], argv[0]);  
        exit(0);  
    }  
  
    /* SSL 庫初始化，參看 ssl-server.c 代碼 */  
    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);  
    }  
  
    /* 建立一個 socket 用於 tcp 通訊 */  
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {  
        perror("Socket");  
        exit(errno);  
    }  
    printf("socket created\n");  
  
    /* 初始化服務器端（對方）的地址和端口信息 */  
    bzero(&dest, sizeof(dest));  
    dest.sin_family = AF_INET;  
    dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));  
    if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {  
        perror(argv[1]);  
        exit(errno);  
    }  
    printf("address created\n");  
  
    /* 鏈接服務器 */  
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {  
        perror("Connect ");  
        exit(errno);  
    }  
    printf("server connected\n");  
  
    /* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */  
    ssl = SSL_new(ctx);  
    SSL_set_fd(ssl, sockfd);  
    /* 創建 SSL 鏈接 */  
    if (SSL_connect(ssl) == -1)  
        ERR_print_errors_fp(stderr);  
    else {  
        printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));  
        ShowCerts(ssl);  
    }  
  
    /* 接收對方發過來的消息，最多接收 MAXBUF 個字節 */  
    bzero(buffer, MAXBUF + 1);  
    /* 接收服務器來的消息 */  
    len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);  
    if (len > 0)  
        printf("接收消息成功:'%s'，共%d個字節的數據\n",  
               buffer, len);  
    else {  
        printf  
            ("消息接收失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是'%s'\n",  
             errno, strerror(errno));  
        goto finish;  
    }  
    bzero(buffer, MAXBUF + 1);  
    strcpy(buffer, "from client->server");  
    /* 發消息給服務器 */  
    len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));  
    if (len < 0)  
        printf  
            ("消息'%s'發送失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是'%s'\n",  
             buffer, errno, strerror(errno));  
    else  
        printf("消息'%s'發送成功，共發送了%d個字節！\n",  
               buffer, len);  
  
  finish:  
    /* 關閉鏈接 */  
    SSL_shutdown(ssl);  
    SSL_free(ssl);  
    close(sockfd);  
    SSL_CTX_free(ctx);  
    return 0;  
}