歡迎您光臨本站 註冊首頁

Openssl實現雙向認證教程(附服務端客戶端程式碼)

←手機掃碼閱讀     retouched @ 2020-05-10 , reply:0

一、背景說明
1.1 面臨問題
最近一份產品檢測報告建議使用基於pki的認證方式,由於產品已實現https,商量之下認為其意思是使用雙向認證以處理中間人形式攻擊。
《資訊保安工程》中接觸過雙向認證,但有兩個問題。
第一個是當時最終的課程設計客戶端是瀏覽器,服務端是tomcat雙向認證只需要對兩者進行配置並不需要自己真的實現程式碼。
第二個是雖然課程也有接近雙向認證的實現程式碼,但當時是Java+JCE環境現在要用C+++OpenSSL環境,總體意思確實還是差不多但具體函式和引數差別還是不少。
所以眼下有的是:證書生成的思想+雙向認證實現的思想。對讀者而言,即要假定已對證書、SSL/TSL、socket程式設計等幾個概念有基本的瞭解,本文不做詳細介紹。
基於此本文要解決的問題是:openssl具體如何生成證書+openssl如何實現雙向認證。
雙向認證的關鍵點在以下幾個函式(服務端和客戶端都一樣),其他就不細說參看程式碼註釋:
SSL_CTX_set_verify----配置啟用雙向認證
SSL_CTX_load_verify_locations----載入信任的根證書
SSL_CTX_use_certificate_file----載入自己的證書
SSL_CTX_use_PrivateKey_file----載入自己的私鑰
SSL_get_verify_result----真正進行驗證,一定要呼叫這個函式不然前面四個光配置而已並不會進行雙向驗證
二、雙向認證程式實現
2.1 安裝openssl及開發api
apt-get install libssl-dev
2.2 服務端程式碼
#include

#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define MAXBUF 1024 void ShowCerts(SSL * ssl) { X509 *cert; char *line; cert = SSL_get_peer_certificate(ssl); // SSL_get_verify_result()是重點,SSL_CTX_set_verify()只是配置啟不啟用並沒有執行認證,呼叫該函式才會真證進行證書認證 // 如果驗證不通過,那麼程式丟擲異常中止連線 if(SSL_get_verify_result(ssl) == X509_V_OK){ printf("證書驗證通過
"); } if (cert != NULL) { printf("數字證書資訊:
"); line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0); printf("證書: %s
", line); free(line); line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0); printf("頒發者: %s
", line); free(line); X509_free(cert); } else printf("無證書資訊!
"); } 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(); /* 載入所有 SSL 演演算法 */ OpenSSL_add_all_algorithms(); /* 載入所有 SSL 錯誤訊息 */ SSL_load_error_strings(); /* 以 SSL V2 和 V3 標準相容方式產生一個 SSL_CTX ,即 SSL Content Text */ ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method()); /* 也可以用 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); } // 雙向驗證 // SSL_VERIFY_PEER---要求對證書進行認證,沒有證書也會放行 // SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT---要求客戶端需要提供證書,但驗證發現單獨使用沒有證書也會放行 SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER|SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT, NULL); // 設定信任根證書 if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "ca.crt",NULL)<=0){ ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入使用者的數字證書, 此證書用來傳送給客戶端。 證書裡包含有公鑰 */ if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入使用者私鑰 */ if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 檢查使用者私鑰是否正確 */ if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 開啟一個 socket 監聽 */ if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } else printf("socket created
"); 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
"); if (listen(sockfd, lisnum) == -1) { perror("listen"); exit(1); } else printf("begin listen
"); 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
", 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); /* 將連線使用者的 socket 加入到 SSL */ SSL_set_fd(ssl, new_fd); /* 建立 SSL 連線 */ if (SSL_accept(ssl) == -1) { perror("accept"); close(new_fd); break; } ShowCerts(ssl); /* 開始處理每個新連線上的資料收發 */ bzero(buf, MAXBUF + 1); strcpy(buf, "server->client"); /* 發訊息給客戶端 */ len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf)); if (len <= goto="" else="" maxbuf="" len="" if=""> 0) printf("接收訊息成功:'%s',共%d個位元組的資料
", buf, len); else printf("訊息接收失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'
", errno, strerror(errno)); /* 處理每個新連線上的資料收發結束 */ finish: /* 關閉 SSL 連線 */ 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; }
2.3 客戶端程式碼
#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#include#define MAXBUF 1024 void ShowCerts(SSL * ssl) { X509 *cert; char *line; cert = SSL_get_peer_certificate(ssl); // SSL_get_verify_result()是重點,SSL_CTX_set_verify()只是配置啟不啟用並沒有執行認證,呼叫該函式才會真證進行證書認證 // 如果驗證不通過,那麼程式丟擲異常中止連線 if(SSL_get_verify_result(ssl) == X509_V_OK){ printf("證書驗證通過
"); } if (cert != NULL) { printf("數字證書資訊:
"); line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0); printf("證書: %s
", line); free(line); line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0); printf("頒發者: %s
", line); free(line); X509_free(cert); } else printf("無證書資訊!
"); } int main(int argc, char **argv) { int sockfd, len; struct sockaddr_in dest; char buffer[MAXBUF + 1]; SSL_CTX *ctx; SSL *ssl; if (argc != 5) { printf("引數格式錯誤!正確用法如下:
%s IP地址 埠
比如: %s 127.0.0.1 80
此程式用來從某個" "IP 地址的伺服器某個埠接收最多 MAXBUF 個位元組的訊息", argv[0], argv[0]); exit(0); } /* SSL 庫初始化,參看 ssl-server.c 程式碼 */ 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); } // 雙向驗證 // SSL_VERIFY_PEER---要求對證書進行認證,沒有證書也會放行 // SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT---要求客戶端需要提供證書,但驗證發現單獨使用沒有證書也會放行 SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER|SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT, NULL); // 設定信任根證書 if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "ca.crt",NULL)<=0){ ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入使用者的數字證書, 此證書用來傳送給客戶端。 證書裡包含有公鑰 */ if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入使用者私鑰 */ if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 檢查使用者私鑰是否正確 */ if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) { 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
"); /* 初始化伺服器端(對方)的地址和埠資訊 */ 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
"); /* 連線伺服器 */ if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) { perror("Connect "); exit(errno); } printf("server connected
"); /* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */ ssl = SSL_new(ctx); SSL_set_fd(ssl, sockfd); /* 建立 SSL 連線 */ if (SSL_connect(ssl) == -1) ERR_print_errors_fp(stderr); else { printf("Connected with %s encryption
", SSL_get_cipher(ssl)); ShowCerts(ssl); } /* 接收對方發過來的訊息,最多接收 MAXBUF 個位元組 */ bzero(buffer, MAXBUF + 1); /* 接收伺服器來的訊息 */ len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF); if (len > 0) printf("接收訊息成功:'%s',共%d個位元組的資料
", buffer, len); else { printf ("訊息接收失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'
", errno, strerror(errno)); goto finish; } bzero(buffer, MAXBUF + 1); strcpy(buffer, "from client->server"); /* 發訊息給伺服器 */ len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer)); if (len < 0) printf ("訊息'%s'傳送失敗!錯誤程式碼是%d,錯誤資訊是'%s'
", buffer, errno, strerror(errno)); else printf("訊息'%s'傳送成功,共發送了%d個位元組!
", buffer, len); finish: /* 關閉連線 */ SSL_shutdown(ssl); SSL_free(ssl); close(sockfd); SSL_CTX_free(ctx); return 0; }
2.4 證書生成
注意三點
第一點,注意將其中的私鑰加密密碼(-passout引數)修改成自己的密碼;下邊都是以帶-passout引數生成私鑰,如果使用-nodes引數,則最後一步「將加密的RSA金鑰轉成未加密的RSA金鑰」不需要執行。
第二點,證書和金鑰給出了直接一步生成和分步生成兩種形式,兩種形式是等價的,這裡使用直接生成形式(分步生成形式被註釋)
第三點,注意將其中的證書資訊改成自己的組織資訊的。其中證數各引數含義如下:
C-----國家(Country Name)
ST----省份(State or Province Name)
L----城市(Locality Name)
O----公司(Organization Name)
OU----部門(Organizational Unit Name)
CN----產品名(Common Name)
emailAddress----郵箱(Email Address)
# CA證書及金鑰生成方法一----直接生成CA金鑰及其自簽名證書 # 如果想以後讀取私鑰檔案ca_rsa_private.pem時不需要輸入密碼,亦即不對私鑰進行加密儲存,那麼將-passout pass:123456替換成-nodes openssl req -newkey rsa:2048 -passout pass:123456 -keyout ca_rsa_private.pem -x509 -days 365 -out ca.crt -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=CA/[email protected]" # CA證書及金鑰生成方法二----分步生成CA金鑰及其自簽名證書: # openssl genrsa -aes256 -passout pass:123456 -out ca_rsa_private.pem 2048 # openssl req -new -x509 -days 365 -key ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -out ca.crt -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=CA/[email protected]" # 伺服器證書及金鑰生成方法一----直接生成伺服器金鑰及待簽名證書 # 如果想以後讀取私鑰檔案server_rsa_private.pem時不需要輸入密碼,亦即不對私鑰進行加密儲存,那麼將-passout pass:server替換成-nodes openssl req -newkey rsa:2048 -passout pass:server -keyout server_rsa_private.pem -out server.csr -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=SERVER/[email protected]" # 伺服器證書及金鑰生成方法二----分步生成伺服器金鑰及待簽名證書 # openssl genrsa -aes256 -passout pass:server -out server_rsa_private.pem 2048 # openssl req -new -key server_rsa_private.pem -passin pass:server -out server.csr -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=SERVER/[email protected]" # 使用CA證書及金鑰對伺服器證書進行簽名: openssl x509 -req -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out server.crt # 將加密的RSA金鑰轉成未加密的RSA金鑰,避免每次讀取都要求輸入解密密碼 # 密碼就是生成私鑰檔案時設定的passout、讀取私鑰檔案時要輸入的passin,比如這裡要輸入「server」 openssl rsa -in server_rsa_private.pem -out server_rsa_private.pem.unsecure # 客戶端證書及金鑰生成方法一----直接生成客戶端金鑰及待簽名證書 # 如果想以後讀取私鑰檔案client_rsa_private.pem時不需要輸入密碼,亦即不對私鑰進行加密儲存,那麼將-passout pass:client替換成-nodes openssl req -newkey rsa:2048 -passout pass:client -keyout client_rsa_private.pem -out client.csr -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=CLIENT/[email protected]" # 客戶端證書及金鑰生成方法二----分步生成客戶端金鑰及待簽名證書: # openssl genrsa -aes256 -passout pass:client -out client_rsa_private.pem 2048 # openssl req -new -key client_rsa_private.pem -passin pass:client -out client.csr -subj "/C=CN/ST=GD/L=SZ/O=COM/OU=NSP/CN=CLIENT/[email protected]" # 使用CA證書及金鑰對客戶端證書進行簽名: openssl x509 -req -days 365 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out client.crt # 將加密的RSA金鑰轉成未加密的RSA金鑰,避免每次讀取都要求輸入解密密碼 # 密碼就是生成私鑰檔案時設定的passout、讀取私鑰檔案時要輸入的passin,比如這裡要輸入「client」 openssl rsa -in client_rsa_private.pem -out client_rsa_private.pem.unsecure
2.5 開發環境配置
作業系統----kali-roaling。為了使用現在虛擬機器而已,使用ubuntu、centos等等應該都是沒差別的。
IDE----eclipse。直接在終端中編譯不通過沒深究,放eclipse編譯沒問題就直接使用eclipse。
2.5.1 在同一活動目錄下建了兩個project
myclient1----建src資料夾放客戶端程式碼
myserver1----建src資料夾放服務端程式碼
(其他目錄要麼是自動生成的,要麼是編譯後自動生成的,不用管;如果專案有報錯試試多重啟幾次eclipse甚作業系統)
2.5.2 指定ssl和crypto
在專案資料夾上右鍵----Properties----指定ssl庫和crypto庫目錄不然編譯找不到ssl。兩個project都要配置
2.5.3 編譯
使用Ctrl+B快捷鍵進行編譯,eclipse會編譯所有project
2.5.4 證書複製
將前邊生成的ca證書(ca.crt)、客戶端證書(client.crt)、客戶端未加密私鑰檔案()複製到myclient1專案的Debug目錄下
將前邊生成的ca證書、服務端證書、服務端端未加密私鑰檔案複製到myclient1專案的Debug目錄下
2.5.5 執行程式
先執行服務端後執行客戶端
./myserver1 7838 1 server.crt server_rsa_private.pem.unsecure
./myclient1 127.0.0.1 7838 client.crt client_rsa_private.pem.unsecure


[retouched ] Openssl實現雙向認證教程(附服務端客戶端程式碼)已經有136次圍觀

http://coctec.com/docs/service/show-post-233593.html