2017-2018-1 20155201 实验五 固件程序设计

一、实验内容

安装OpenSSL环境，并编写测试代码验证无误研究OpenSSL算法，测试对称算法中的AES，非对称算法中的RSA，Hash算法中的MD5在Ubuntu中实现对实验二中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护

二、实验步骤

安装OpenSSL环境，并编写测试代码验证无误

在官网的下载地址下载zip包并解压

在命令行中输入./config make sudo make install 等待安装完即可。其中需要注意的一行是库文件被复制到哪个文件夹里面了

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; } 注意刚才记下来的库所在路径> gcc -o test_openssl test_openssl.c -L/usr/local/lib(路径) -lcrypto -ldl -lpthread > ./test_openssl > echo $? 研究OpenSSL算法，测试对称算法中的AES，非对称算法中的RSA，Hash算法中的MD5 对称加密：对称加密需要使用的标准命令为 encopenssl enc -ciphername [-in filename] [-out filename] [-pass arg] [-e] [-d] [-a/-base64] [-A] [-k password] [-kfile filename] [-K key] [-iv IV] [-S salt] [-salt] [-nosalt] [-z] [-md] [-p] [-P] [-bufsize number] [-nopad] [-debug] [-none] [-engine id] -in filename：指定要加密的文件存放路径 -out filename：指定加密后的文件存放路径 -salt：自动插入一个随机数作为文件内容加密，默认选项 -e：可以指明一种加密算法，若不指的话将使用默认加密算法 -d：解密，解密时也可以指定算法，若不指定则使用默认算法，但一定要与加密时的算法一致 -a/-base64：使用-base64位编码格式 AES:openssl enc -aes-128-cbc -in plain.txt -out out.txt -pass pass:123456 //密码123456

RSA:

RSA 的用法如下： openssl rsa [-inform PEM|NET|DER] [-outform PEM|NET|DER] [-in filename] [-passin arg] [-out filename] [-passout arg] [-sgckey] [-des] [-des3] [-idea] [-text] [-noout] [-modulus] [-check] [-pubin] [-pubout] [-engine id] 常用选项： -in filename：指明私钥文件 -out filename：指明将提取出的公钥保存至指定文件中 -pubout：根据私钥提取出公钥

MD5:

openssl passwd -1 -in test.txt -salt 12345678 生成密码需要使用的标准命令为 passwd ，用法如下： openssl passwd [-crypt] [-1] [-apr1] [-salt string] [-in file] [-stdin] [-noverify] [-quiet] [-table] {password} 常用选项有： -1：使用md5加密算法 -salt string：加入随机数，最多8位随机数 -in file：对输入的文件内容进行加密 -stdion：对标准输入的内容进行加密 在Ubuntu中实现对实验二中的“wc服务器”通过混合密码系统进行防护 头文件： #include <openssl/ssl.h> #include <openssl/err.h> 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(); 产生一个 SSL_CTX ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method()); if (ctx == NULL) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1);} 载入用户的数字证书 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); } if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } 基于 ctx 产生一个新的 SSL，并将连接用户的 socket 加入到 SSL ssl = SSL_new(ctx); SSL_set_fd(ssl, new_server_socket_fd); 建立 SSL 连接 if (SSL_accept(ssl) == -1) { perror("accept"); close(new_fd); break; } SSL数据传输 int 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)); 客户端与服务器传输完数据后，关闭 SSL 连接，释放 SSL SSL_shutdown(ssl); SSL_free(ssl); 释放 CTX SSL_CTX_free(ctx);

代码已上传至码云：

#include<netinet/in.h> // sockaddr_in …… #include <openssl/ssl.h> #include <openssl/err.h> …… #include<string.h> // bzero #define SERVER_PORT 8000 #define LENGTH_OF_LISTEN_QUEUE 20 #define BUFFER_SIZE 1024 #define FILE_NAME_MAX_SIZE 512 #define MAX 10000000 #define MAXBUF 1024 int main(void) { // 声明并初始化一个服务器端的socket地址结构 struct sockaddr_in server_addr; …… server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT); SSL_CTX *ctx; //ssl数据结构 /* 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); } // 创建socket，若成功，返回socket描述符 int server_socket_fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); …… // 绑定socket和socket地址结构 …… // socket监听 …… while(1) { SSL *ssl; // 定义客户端的socket地址结构 struct sockaddr_in client_addr; socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr); // 接受连接请求，返回一个新的socket(描述符)，这个新socket用于同连接的客户端通信 // accept函数会把连接到的客户端信息写到client_addr中 int new_server_socket_fd = accept(server_socket_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length); …… /* 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_server_socket_fd); /* 建立 SSL 连接 */ if (SSL_accept(ssl) == -1) { perror("accept"); close(new_fd); break; } // recv函数接收数据到缓冲区buffer中 char buffer[BUFFER_SIZE]; bzero(buffer, BUFFER_SIZE); if(recv(new_server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE, 0) < 0) { perror("Server Recieve Data Failed:"); break; } // 然后从buffer(缓冲区)拷贝到file_name中 int 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)); char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1]; …… // 打开文件并读取文件数据 FILE *fp = fopen(file_name, "r"); if(NULL == fp) { printf("File:%s Not Found\n", file_name); } else { //printf("buffer:%s\n",buffer);//buffer为filename char *argv[]={"wc","-w",file_name,0}; execvp( "wc" ,argv); fclose(fp); /* 关闭 SSL 连接 */ SSL_shutdown(ssl); /* 释放 SSL */ SSL_free(ssl); } // 关闭与客户端的连接 close(new_server_socket_fd); } // 关闭监听用的socket close(server_socket_fd); /* 释放 CTX */ SSL_CTX_free(ctx); return 0; }

三、实验过程中遇到的问题和解决方案

问题1：安装OpenSSL环境的时候，一切按照步骤来，在编写测试文件的时候还是出现了无法识别头文件的错误，我没截图，终端提示error:cannnot found #include <openssl/evp.h>的错误问题1解决方案：各种百度，在知乎里找到一个回答：Mac10.10 brew安装PHP提示Cannot find OpenSSL's <evp.h> 里面提示安装Xcode命令行 xcode-select --install

然后居然就可以了，也不会再报错，可以运行测试代码

四、实验体会与总结

本次实验在MAC OS系统下也可以完成，需要特别注意的是静态库动态库的链接，以及头文件的使用，对于OpenSSL的使用我们还不是很熟悉，很多步骤都是一边网上查资料一边百度一边尝试着写的，这也耗费了一些时间，不过网上对于OpenSSL的研究很多，能参考的资料就更丰富了，花时间学习就会有很多收获。

五、参考资料

Mac10.10 brew安装PHP提示Cannot find OpenSSL's <evp.h>Linux下OpenSSL的安装与使用利用openssl进行RSA加密解密openssl 对称加密算法enc命令详解openssl用法详解

转载于:https://www.cnblogs.com/zhuohua/p/8030486.html