一、背景说明
1.1 面临问题
最近一份产品检测报告建议使用基于pki的认证方式，由于产品已实现https，商量之下认为其意思是使用双向认证以处理中间人形式攻击。
《信息安全工程》中接触过双向认证，但有两个问题。
第一个是当时最终的课程设计客户端是浏览器，服务端是tomcat双向认证只需要对两者进行配置并不需要自己真的实现代码。
第二个是虽然课程也有接近双向认证的实现代码，但当时是Java+JCE环境现在要用C+++OpenSSL环境，总体意思确实还是差不多但具体函数和参数差别还是不少。
所以眼下有的是：证书生成的思想+双向认证实现的思想。对读者而言，即要假定已对证书、SSL/TSL、socket编程等几个概念有基本的了解，本文不做详细介绍。
基于此本文要解决的问题是：openssl具体如何生成证书+openssl如何实现双向认证。
1.2 解决办法
1.2.1 openssl具体生成证书解决办法
1.2.2 openssl实现双向认证解决办法
双向认证的关键点在以下几个函数(服务端和客户端都一样)，其他就不细说参看代码注释：
SSL_CTX_set_verify----配置启用双向认证
SSL_CTX_load_verify_locations----加载信任的根证书
SSL_CTX_use_certificate_file----加载自己的证书
SSL_CTX_use_PrivateKey_file----加载自己的私钥
SSL_get_verify_result----真正进行验证，一定要调用这个函数不然前面四个光配置而已并不会进行双向验证
二、双向认证程序实现
2.1 安装openssl及开发api
apt-get install libssl-dev2.2 服务端代码
#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()是重点，SSL_CTX_set_verify()只是配置启不启用并没有执行认证，调用该函数才会真证进行证书认证//如果验证不通过，那么程序抛出异常中止连接
if(SSL_get_verify_result(ssl) ==X509_V_OK){
printf("证书验证通过\n");
}if (cert !=NULL) {
printf("数字证书信息:\n");
line= X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
printf("证书: %s\n", line);free(line);
line= X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
printf("颁发者: %s\n", line);free(line);
X509_free(cert);
}elseprintf("无证书信息！\n");
}int main(int argc, char **argv) {intsockfd, new_fd;
socklen_t len;structsockaddr_in my_addr, their_addr;
unsignedintmyport, lisnum;char buf[MAXBUF + 1];
SSL_CTX*ctx;if (argv[1])
myport= atoi(argv[1]);elsemyport= 7838;if (argv[2])
lisnum= atoi(argv[2]);elselisnum= 2;/*SSL 库初始化*/SSL_library_init();/*载入所有 SSL 算法*/OpenSSL_add_all_algorithms();/*载入所有 SSL 错误消息*/SSL_load_error_strings();/*以 SSL V2 和 V3 标准兼容方式产生一个 SSL_CTX ，即 SSL Content Text*/ctx=SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());/*也可以用 SSLv2_server_method() 或 SSLv3_server_method() 单独表示 V2 或 V3标准*/
if (ctx ==NULL) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}//双向验证//SSL_VERIFY_PEER---要求对证书进行认证，没有证书也会放行//SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT---要求客户端需要提供证书，但验证发现单独使用没有证书也会放行
SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER|SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT, NULL);//设置信任根证书
if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "ca.crt",NULL)<=0){
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*载入用户的数字证书， 此证书用来发送给客户端。 证书里包含有公钥*/
if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*载入用户私钥*/
if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*检查用户私钥是否正确*/
if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*开启一个 socket 监听*/
if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {
perror("socket");
exit(1);
}elseprintf("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(structsockaddr))== -1) {
perror("bind");
exit(1);
}elseprintf("binded\n");if (listen(sockfd, lisnum) == -1) {
perror("listen");
exit(1);
}elseprintf("begin listen\n");while (1) {
SSL*ssl;
len= sizeof(structsockaddr);/*等待客户端连上来*/
if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &their_addr, &len))== -1) {
perror("accept");
exit(errno);
}elseprintf("server: got connection from %s, port %d, socket %d\n",
inet_ntoa(their_addr.sin_addr), ntohs(their_addr.sin_port),
new_fd);/*基于 ctx 产生一个新的 SSL*/ssl=SSL_new(ctx);/*将连接用户的 socket 加入到 SSL*/SSL_set_fd(ssl, new_fd);/*建立 SSL 连接*/
if (SSL_accept(ssl) == -1) {
perror("accept");
close(new_fd);break;
}
ShowCerts(ssl);/*开始处理每个新连接上的数据收发*/bzero(buf, MAXBUF+ 1);
strcpy(buf,"server->client");/*发消息给客户端*/len=SSL_write(ssl, buf, strlen(buf));if (len <= 0) {
printf("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n", buf, errno,
strerror(errno));gotofinish;
}elseprintf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！\n", buf, len);
bzero(buf, MAXBUF+ 1);/*接收客户端的消息*/len=SSL_read(ssl, buf, MAXBUF);if (len > 0)
printf("接收消息成功:'%s'，共%d个字节的数据\n", buf, len);elseprintf("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n",
errno, strerror(errno));/*处理每个新连接上的数据收发结束*/finish:/*关闭 SSL 连接*/SSL_shutdown(ssl);/*释放 SSL*/SSL_free(ssl);/*关闭 socket*/close(new_fd);
}/*关闭监听的 socket*/close(sockfd);/*释放 CTX*/SSL_CTX_free(ctx);return 0;
}View Code
2.3 客户端代码
#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()是重点，SSL_CTX_set_verify()只是配置启不启用并没有执行认证，调用该函数才会真证进行证书认证//如果验证不通过，那么程序抛出异常中止连接
if(SSL_get_verify_result(ssl) ==X509_V_OK){
printf("证书验证通过\n");
}if (cert !=NULL) {
printf("数字证书信息:\n");
line= X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
printf("证书: %s\n", line);free(line);
line= X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
printf("颁发者: %s\n", line);free(line);
X509_free(cert);
}elseprintf("无证书信息！\n");
}int main(int argc, char **argv)
{intsockfd, len;structsockaddr_in dest;char buffer[MAXBUF + 1];
SSL_CTX*ctx;
SSL*ssl;if (argc != 5) {
printf("参数格式错误！正确用法如下：\n\t\t%s IP地址 端口\n\t比如:\t%s 127.0.0.1 80\n此程序用来从某个"
"IP 地址的服务器某个端口接收最多 MAXBUF 个字节的消息",
argv[0], argv[0]);
exit(0);
}/*SSL 库初始化，参看 ssl-server.c 代码*/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);
}//双向验证//SSL_VERIFY_PEER---要求对证书进行认证，没有证书也会放行//SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT---要求客户端需要提供证书，但验证发现单独使用没有证书也会放行
SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER|SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT, NULL);//设置信任根证书
if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "ca.crt",NULL)<=0){
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*载入用户的数字证书， 此证书用来发送给客户端。 证书里包含有公钥*/
if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*载入用户私钥*/
if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*检查用户私钥是否正确*/
if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}/*创建一个 socket 用于 tcp 通信*/
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("Socket");
exit(errno);
}
printf("socket created\n");/*初始化服务器端(对方)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");/*连接服务器*/
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
perror("Connect");
exit(errno);
}
printf("server connected\n");/*基于 ctx 产生一个新的 SSL*/ssl=SSL_new(ctx);
SSL_set_fd(ssl, sockfd);/*建立 SSL 连接*/
if (SSL_connect(ssl) == -1)
ERR_print_errors_fp(stderr);else{
printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));
ShowCerts(ssl);
}/*接收对方发过来的消息，最多接收 MAXBUF 个字节*/bzero(buffer, MAXBUF+ 1);/*接收服务器来的消息*/len=SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);if (len > 0)
printf("接收消息成功:'%s'，共%d个字节的数据\n",
buffer, len);else{
printf
("消息接收失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n",
errno, strerror(errno));gotofinish;
}
bzero(buffer, MAXBUF+ 1);
strcpy(buffer,"from client->server");/*发消息给服务器*/len=SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));if (len < 0)
printf
("消息'%s'发送失败！错误代码是%d，错误信息是'%s'\n",
buffer, errno, strerror(errno));elseprintf("消息'%s'发送成功，共发送了%d个字节！\n",
buffer, len);
finish:/*关闭连接*/SSL_shutdown(ssl);
SSL_free(ssl);
close(sockfd);
SSL_CTX_free(ctx);return 0;
}
View Code2.4 证书生成
注意三点
第一点，注意将其中的私钥加密密码(-passout参数)修改成自己的密码；下边都是以带-passout参数生成私钥，如果使用-nodes参数，则最后一步“将加密的RSA密钥转成未加密的RSA密钥”不需要执行。
第二点，证书和密钥给出了直接一步生成和分步生成两种形式，两种形式是等价的，这里使用直接生成形式(分步生成形式被注释)
第三点，注意将其中的证书信息改成自己的组织信息的。其中证数各参数含义如下：
C-----国家(Country Name)
ST----省份(State or Province Name)
L----城市(Locality Name)
O----公司(Organization Name)
OU----部门(Organizational Unit Name)
CN----产品名(Common Name)
emailAddress----邮箱(Email Address)
# CA证书及密钥生成方法一----直接生成CA密钥及其自签名证书
# 如果想以后读取私钥文件ca_rsa_private.pem时不需要输入密码，亦即不对私钥进行加密存储，那么将-passout pass:123456替换成-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/emailAddress=youremail@qq.com"# CA证书及密钥生成方法二----分步生成CA密钥及其自签名证书：
# 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/emailAddress=youremail@qq.com"# 服务器证书及密钥生成方法一----直接生成服务器密钥及待签名证书
# 如果想以后读取私钥文件server_rsa_private.pem时不需要输入密码，亦即不对私钥进行加密存储，那么将-passout pass:server替换成-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/emailAddress=youremail@qq.com"# 服务器证书及密钥生成方法二----分步生成服务器密钥及待签名证书
# 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/emailAddress=youremail@qq.com"# 使用CA证书及密钥对服务器证书进行签名：
openssl x509-req -days 365 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out server.crt
# 将加密的RSA密钥转成未加密的RSA密钥，避免每次读取都要求输入解密密码
# 密码就是生成私钥文件时设置的passout、读取私钥文件时要输入的passin，比如这里要输入“server”
openssl rsa-in server_rsa_private.pem -out server_rsa_private.pem.unsecure
# 客户端证书及密钥生成方法一----直接生成客户端密钥及待签名证书
# 如果想以后读取私钥文件client_rsa_private.pem时不需要输入密码，亦即不对私钥进行加密存储，那么将-passout pass:client替换成-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/emailAddress=youremail@qq.com"# 客户端证书及密钥生成方法二----分步生成客户端密钥及待签名证书：
# 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/emailAddress=youremail@qq.com"# 使用CA证书及密钥对客户端证书进行签名：
openssl x509-req -days 365 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out client.crt
# 将加密的RSA密钥转成未加密的RSA密钥，避免每次读取都要求输入解密密码
# 密码就是生成私钥文件时设置的passout、读取私钥文件时要输入的passin，比如这里要输入“client”
openssl rsa-in client_rsa_private.pem -out client_rsa_private.pem.unsecure2.5 开发环境配置
操作系统----kali-roaling。为了使用现在虚拟机而已，使用ubuntu、centos等等应该都是没差别的。
IDE----eclipse。直接在终端中编译不通过没深究，放eclipse编译没问题就直接使用eclipse。
2.5.1 在同一活动目录下建了两个project
myclient1----建src文件夹放客户端代码
myserver1----建src文件夹放服务端代码
(其他目录要么是自动生成的，要么是编译后自动生成的，不用管；如果项目有报错试试多重启几次eclipse甚操作系统)
2.5.2 指定ssl和crypto
在项目文件夹上右键----Properties----指定ssl库和crypto库目录不然编译找不到ssl。两个project都要配置
2.5.3 编译
使用Ctrl+B快捷键进行编译，eclipse会编译所有project
2.5.4 证书复制
将前边生成的ca证书(ca.crt)、客户端证书(client.crt)、客户端未加密私钥文件()复制到myclient1项目的Debug目录下
将前边生成的ca证书、服务端证书、服务端端未加密私钥文件复制到myclient1项目的Debug目录下
2.5.5 运行程序
先运行服务端后运行客户端
./myserver1 7838 1server.crt server_rsa_private.pem.unsecure
./myclient1 127.0.0.1 7838 client.crt client_rsa_private.pem.unsecure本文章为转载内容，我们尊重原作者对文章享有的著作权。如有内容错误或侵权问题，欢迎原作者联系我们进行内容更正或删除文章。
