2019-2020-1 20165213 20165224 20165311 《信息安全系统设计基础》实验五 通讯协议设计

学习到的内容

Linux下的应用大多可以直接使用，也可以获取源代码自己进行编译、安装，使用源代码安装的过程一般是：

configure
make
make install
gcc -o test_openssl test_openssl.c -I /usr/local/ssl/include -L /usr/local/ssl/lib -lcrypto -ldl -lpthread
上面这句表示在编译test_openssl.c时：

-o test_openssl test_openssl.c：
将test_openssl.c编译生成可执行文件test_openssl(如果不给出这个选项，gcc就给出预设的可执行文件a.out)
-I /usr/local/ssl/include：
将/usr/local/ssl/include目录作为第一个寻找头文件的目录，寻找的顺序是：/usr/local/ssl/include-->/usr/include-->/usr/local/include

-L /usr/local/ssl/lib：
将/usr/local/ssl/lib目录作为第一个寻找库文件的目录，寻找的顺序是：/usr/local/ssl/lib-->/lib-->/usr/lib-->/usr/local/lib

-L：指定链接库的文件夹地址
-ldl：加载动态库
-lcrypto：导入OpenSSL所需包
-lpthread：链接POSIX thread库

任务一 Linux下openssl的安装与使用

penSSL应用程序
通过man openssl查看帮助文档：
OpenSSL密码算法库
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命令编译生成可执行文件test_openssl
执行echo $?，结果打印0，表明测试通过，如下图：

任务二

• 混合密码系统介绍
  

server端：ctx = SSL_CTX_new (SSLv23_server_method());
ssl = SSL_new (ctx);
fd = socket ();
bind ();
listen ();
accept ();
SSL_set_fd (ssl, fd);
SSL_accept (ssl);
SSL_read ();

client端：
ctx = SSL_CTX_new (SSLv23_client_method());
ssl = SSL_new (ctx);
fd = socket ();
connect ();
SSL_set_fd (ssl, fd);
SSL_connect (ssl);
SSL_write ();

实验代码： #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 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);
  }
  /* 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);
  } 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);
      /* 等待客户端连上来 */
      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;
      }

      /* 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
              ("'%s'发送失败!错误代码:%d,错误信息:'%s'\n",
               buf, errno, strerror(errno));
          goto finish;
      } else
          printf("'%s'发送成功!共发送%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("'%s'接收成功!共接收%d个字节的数据!\n",
                 buf, len);
      else
          printf
              ("接收失败!错误代码:%d,错误信息:'%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;

client：#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 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);
  }
  /* 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);
  } 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);
      /* 等待客户端连上来 */
      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;
      }

      /* 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
              ("'%s'发送失败!错误代码:%d,错误信息:'%s'\n",
               buf, errno, strerror(errno));
          goto finish;
      } else
          printf("'%s'发送成功!共发送%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("'%s'接收成功!共接收%d个字节的数据!\n",
                 buf, len);
      else
          printf
              ("接收失败!错误代码:%d,错误信息:'%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;

运行结果

任务三

未完成

实验总结

我在OpenSSL安装目录中并没有找到可执行文件configure，但却发现了两个与之非常相似的可执行文件config和Configure，于是便不假思索地输入命令./Configure，导致到make install这一步时出错，错误原因未知...

解决方法：

正解自然是用./config命令执行可执行文件config，再make和make install，该问题便迎刃而解了：

来源：https://www.cnblogs.com/xiaozhuzqh/p/12006555.html