openssl实现双向认证教程（服务端代码+客户端代码+证书生成）

参考链接

  • openssl实现双向认证教程（服务端代码+客户端代码+证书生成）_huang714的博客-CSDN博客_ssl_ctx_load_verify_locations
  • 基于openssl实现https双向身份认证及安全通信_tutu-hu的博客-CSDN博客_基于openssl实现

注意事项

  •  openssl版本差异很可能导致程序编译与运行出现问题
  • 本程序在OpenSSL 1.1.1  11 Sep 2018 版本下执行编译没有问题

创建目录

  • 目录结构如下所示
  • 创建目录使用命令mkdir
  • 创建文件使用命令touch

路径说明

  • client路径：/home/chy-cpabe/ssl_server_client/client/pem
  • server路径：/home/chy-cpabe/ssl_server_client/server/pem
  • ca路径：/home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca 

生成证书

生成ca证书

# 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
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=ca_email@qq.com"

Server 

 生成server证书

# 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
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=server_email@qq.com"

对server证书进行签名

# 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 /home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/ca.crt -CAkey /home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out server.crt

 生成未加密的server的密钥

# 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

 Client

生成client证书

# 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
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=client_email@qq.com"

对client证书进行签名 

# 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 /home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/ca.crt -CAkey /home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/ca_rsa_private.pem -passin pass:123456 -CAcreateserial -out client.crt

  生成未加密的client的密钥

# 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.unsecure

程序

  • 注意事项：ca的证书需要程序内部指定，server和client的证书通过形参进行传递

server端程序

#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>#define MAXBUF 1024void 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) {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]);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, "/home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/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(struct sockaddr))== -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(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);} 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));goto finish;} 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;
}

client程序

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <resolv.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>#define MAXBUF 1024void 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)
{int sockfd, len;struct sockaddr_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, "/home/chy-cpabe/ssl_server_client/ca/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));goto finish;}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;
}

 编译程序

  • server端
  • sudo gcc ssl_server.c -o server -lssl -lcrypto -ldl
  • client端
  • sudo gcc ssl_client.c -o client -lssl -lcrypto -ldl

运行程序

  •  server端
  • sudo ./server 7838 1 /home/chy-cpabe/ssl_server_client/server/pem/server.crt /home/chy-cpabe/ssl_server_client/server/pem/server_rsa_private.pem.unsecure
  • client端
  • sudo ./client 127.0.0.1 7838 /home/chy-cpabe/ssl_server_client/client/pem/client.crt /home/chy-cpabe/ssl_server_client/client/pem/client_rsa_private.pem.unsecure

运行截图

 server端

client端

补充知识

# 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.unsecure

 

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