VC++网络安全编程范例（10）-SSL网络通信

SSL(Secure Sockets Layer 安全套接层),及其继任者传输层安全（Transport Layer Security，TLS）是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。

　　SSL (Secure Socket Layer) 　　为Netscape所研发，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。目前一般通用之规格为40 bit之安全标准，美国则已推出128 bit之更高安全标准，但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape浏览器即可支持SSL。 　　当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。 　

　SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层： SSL记录协议（SSL Record Protocol）：它建立在可靠的传输协议（如TCP）之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。 SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。 　　

SSL协议提供的服务主要有：

 　　1）认证用户和服务器，确保数据发送到正确的客户机和服务器； 　

　2）加密数据以防止数据中途被窃取； 　

　3）维护数据的完整性，确保数据在传输过程中不被改变。 　　

SSL协议的工作流程： 　

　服务器认证阶段：

1）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；

2）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；

3）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；

4）服务器恢复该主密钥，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。 　

　从SSL 协议所提供的服务及其工作流程可以看出，SSL协议运行的基础是商家对消费者信息保密的承诺，这就有利于商家而不利于消费者。在电子商务初级阶段，由于运作电子商务的企业大多是信誉较高的大公司，因此这问题还没有充分暴露出来。但随着电子商务的发展，各中小型公司也参与进来，这样在电子支付过程中的单一认证问题就越来越突出。虽然在SSL3.0中通过数字签名和数字证书可实现浏览器和Web服务器双方的身份验证，但是SSL协议仍存在一些问题，比如，只能提供交易中客户与服务器间的双方认证，在涉及多方的电子交易中，SSL协议并不能协调各方间的安全传输和信任关系。在这种情况下，Visa和 MasterCard两大信用卡公组织制定了SET协议，为网上信用卡支付提供了全球性的标准。

 

我们来亲自实现SSL网络通信

客户端代码实现如下，请见注释分析

#include "commonlib.h" #define CLNTCERT DATA_DIR"\\client.pem" SSL_CTX *setup_client_ctx(void) { //生成支持SSL2.0或SSL3.0的上下文对象 SSL_CTX *ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_method()); //载入证书链 if (SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ctx, CLNTCERT) != 1) int_error("从文件中载入证书时发生错误"); return ctx; } int do_client_task(SSL *ssl) { int outlen; int leftlen; char buf[80]; printf("请输入字符串发送给服务器:\n"); if ( !fgets(buf, sizeof(buf), stdin) ) return 0; printf("\n"); leftlen=(int)strlen(buf); while(leftlen>0) { //通过ssl通道发送数据到服务器 outlen = SSL_write(ssl, buf + strlen(buf)-leftlen, leftlen); if (outlen < 0) return 0;//出错 if (outlen == 0) break;//发送完毕 leftlen -=outlen; } return 1; } int main(int argc, char *argv[]) { BIO *bio_con; SSL_CTX *ctx; SSL *ssl; init_OpenSSL();//初始化OPENSSL库 seed_prng();//初始化随机数源 ctx = setup_client_ctx(); //建立到服务器指定端口的连接BIO bio_con = BIO_new_connect(SERVER ":" PORT); if (!bio_con) { int_error("创建BIO时出错"); } if (BIO_do_connect(bio_con) <= 0) { int_error("连接服务器时出错"); } if (!(ssl = SSL_new(ctx))) { int_error("创建SSL对象时出错"); } //将ssl对象关联到连接BIO中 SSL_set_bio(ssl, bio_con, bio_con); if (SSL_connect(ssl) <= 0) // ssl握手 { int_error("SSL握手时出错"); } fprintf(stderr, "SSL连接已经打开\n"); if (do_client_task(ssl)) { SSL_shutdown(ssl);// } else { SSL_clear(ssl); } fprintf(stderr, "SSL连接已经关闭\n"); SSL_free(ssl);//释放ssl对象 SSL_CTX_free(ctx);//释放ssl上下文对象 return 0; }

服务端代码实现如下，请见注释分析

 

#include "commonlib.h" #define SRVCERT DATA_DIR"\\server.pem" SSL_CTX *setup_server_ctx(void) { //生成支持SSL2.0或SSL3.0的上下文对象 SSL_CTX *ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_method()); if (SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ctx,SRVCERT) != 1) int_error("从文件中载入证书时出错"); //从证书载入私钥 if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx,SRVCERT,SSL_FILETYPE_PEM) != 1) int_error("从文件中载入私钥时出错"); return ctx; } int do_server_task(SSL* ssl) { int inlen, nread; char buf[80]; printf("从客户端接收到:\n"); for ( nread = 0; nread < sizeof(buf); nread += inlen ) { //通过BIO连接读入数据，读满缓冲区或者对方关闭返回 inlen = SSL_read(ssl, buf+nread,sizeof(buf)-nread); if ( inlen <=0 ) break;//出错或客户端无数据 fwrite(buf+nread, 1,inlen, stdout);//将接收到的信息打印到标准输出 } return (SSL_get_shutdown(ssl) & SSL_RECEIVED_SHUTDOWN) ? 1:0; } void _cdecl server_thread(void *arg) { SSL *ssl = (SSL *)arg; if (SSL_accept(ssl) <= 0) { int_error("接受SSL连接时出错"); } printf("SSL连接已经打开\n"); if (do_server_task(ssl)) { SSL_shutdown(ssl); } else { SSL_clear(ssl); } printf("SSL连接已经关闭\n"); SSL_free(ssl); ERR_remove_state(0); _endthread(); } int main(int argc, char *argv[]) { BIO *bio_acc, *bio_clnt; DWORD tid;//线程id SSL *ssl; SSL_CTX *ctx; init_OpenSSL();//初始化OPENSSL库 seed_prng();//初始化随机数源 ctx = setup_server_ctx(); bio_acc = BIO_new_accept(PORT); if (NULL==bio_acc) { int_error("创建服务器端套接字时出错"); } if (BIO_do_accept(bio_acc) <= 0) { int_error("绑定到服务器端套接字时出错"); } for (;;) { if (BIO_do_accept(bio_acc) <= 0) { int_error("接受连接时出错"); } //取出当前连接 bio_clnt = BIO_pop(bio_acc); if (!(ssl = SSL_new(ctx))) { int_error("创建SSL对象时出错"); } //建立子线程处理该连接，并将ssl连接作为参数传入该子线程 SSL_set_bio(ssl, bio_clnt, bio_clnt); THREAD_CREATE(tid, server_thread, ssl); } SSL_CTX_free(ctx);//释放ssl上下文对象 BIO_free(bio_acc);//释放服务器套节字 return 0; }

 

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