SSL连接，搭建网络安全道路

SSL连接，搭建网络安全道路

什么是 SSL连接

SSL 连接,当前版本为3.1(SSL3.1就是TLS1.0)。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.它位于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连接建立过程

（以OpenSSL API为例）

OpenSSL是一套开放源代码的SSL套件，其函数库是以C语言所写成，实现了基本的传输层数据加密功能。此软件是以两个加拿大人Eric A. Young 和Tim J. Hudson所写的SSLeay为基础所发展的，SSLeay随着两人前往RSA公司任职而停止开发。1998年，OpenSSL项目组接管了OpenSSL的开发工作，并推出了OpenSSL的0.9.1版，到目前为止，OpenSSL的算法已经非常完善，对SSL2.0、SSL3.0以及TLS1.0都支持。

OpenSSL同时实现了客户端与服务器的开发接口，使用OpenSSL进行安全通信的大致流程如下图所示。

一、OpenSSL API

SSL通信模型采用标准的C/S结构，因此基于OpenSSL的程序可以被分为两个部分：Client和Server。上图是建立SSL通信的流程简图，说明了基于OpenSSL的程序所要遵循的以下几个重要步骤：

(1)OpenSSL初始化

OpenSSL在使用之前，必须进行相应的初始化工作。完成初始化功能的函数原型为：

void SSL_load_error_strings(void); // 错误信息的初始化

int SSL_library_int(void);         // 初始化SSL算法库函数( 加载要用到的算法 )，调用SSL函数之前必须调用此函数

在建立SSL连接之前，要为Client和Server分别指定本次连接采用的协议及其版本，目前能够使用的协议版本包括SSLv2、SSLv3、SSLv2/v3和TLSv1.0。SSL连接若要正常建立，则要求Client和Server必须使用相互兼容的协议。

(2)创建CTX

在OpenSSL中，CTX是指SSL会话环境。建立连接时使用不同的协议，其CTX也不一样。创建CTX的过程中会依次用到以下OpenSSL函数：

//客户端、服务端都需要调用的

SSL_CTX_new()         //申请SSL会话环境

//若有验证对方证书的需求，则需调用

SSL_CTX_set_verify()            //指定证书验证方式

SSL_CTX_load_verify_location()  //为SSL会话环境加载本应用所信任的CA证书列表

//若有加载证书的需求，则需调用

SSL_CTX_use_certificate_file()       //为SSL会话加载本应用的证书

SSL_CTX_use_certificate_chain_file() //为SSL会话加载本应用的证书所属的证书链

SSL_CTX_use_PrivateKey_file()        //为SSL会话加载本应用的私钥

SSL_CTX_check_private_key()          //验证所加载的私钥和证书是否相匹配

(3)创建SSL套接字

在此之前要先创建普通的流套接字，完成TCP三次握手，建立普通的TCP连接。然后创建SSL套接字，并将之与流套接字绑定。这一过程中会使用以下几个函数：

SSL *SSl_new(SSL_CTX *ctx);  //创建一个SSL套接字

int SSL_set_fd(SSL *ssl,int fd);   //以读写模式绑定流套接字

int SSL_set_rfd(SSL *ssl,int fd);  //以只读模式绑定流套接字

int SSL_set_wfd(SSL *ssl,int fd);  //以只写模式绑定流套接字

(4)完成SSL握手

在这一步，我们需要在普通TCP连接的基础上，建立SSL连接。与普通流套接字建立连接的过程类似：Client使用函数SSL_connect()【类似于流套接字中用的connect()】发起握手，而Server使用函数SSL_ accept()【类似于流套接字中用的accept()】对握手进行响应，从而完成握手过程。两函数原型如下：

int SSL_connect(SSL *ssl);

int SSL_accept(SSL *ssl);

握手过程完成之后，Client通常会要求Server发送证书信息，以便对Server进行鉴别。其实现会用到以下两个函数:

X509 *SSL_get_peer_certificate(SSL *ssl);  //从SSL套接字中获取对方的证书信息

X509_NAME *X509_get_subject_name(X509 *a); //得到证书所用者的名字

(5)进行数据传输

经过前面的一系列过程后，就可以进行安全的数据传输了。在数据传输阶段，需要使用SSL_read( )和SSL_write( )来代替普通流套接字所使用的read( )和write( )函数，以此完成对SSL套接字的读写操作,两个新函数的原型分别如下：

int SSL_read(SSL *ssl,void *buf,int num);            //从SSL套接字读取数据

int SSL_write(SSL *ssl,const void *buf,int num);     //向SSL套接字写入数据

(6)会话结束

当Client和Server之间的通信过程完成后，就使用以下函数来释放前面过程中申请的SSL资源：

int SSL_shutdown(SSL *ssl);       //关闭SSL套接字

void SSl_free(SSL *ssl);          //释放SSL套接字

void SSL_CTX_free(SSL_CTX *ctx);  //释放SSL会话环境

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