网络安全程序设计报告.docx
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网络安全程序设计报告
目录
一、实验选题3
二、实验环境3
三、系统设计3
1、Windows下进行OpenSSL编程的主要步骤3
2、系统框图4
3、重要函数4
四、实验过程截图16
1、安装openssl17
2、客户端与服务器端安全通信18
五、实验与课程总结20
六、源代码清单20
一、实验选题
基于OpenSSL的安全聊天系统
–Windows或Linux平台均可
–点到点模式
–基于OpenSSL的安全套接字通信
–客户端服务器双向认证
–聊天记录本地加密存储，输入正确口令可查看
二、实验环境
操作系统WindowsXPsp3
开发平台VC++6.0
其它OpenSSLActivePerl
三、系统设计
1、Windows下进行OpenSSL编程的主要步骤
1.安装ActivePerl，阅读openssl开发包中的install.w32，编译openssl，；
2.下载CA证书并对其进行公私钥的分割，使用openssl生成证书文件；
3.阅读相关文档，熟悉OpenSSL编程接口，编写server和client端代码；
4.将所需要的文件放到源代码目录，调试并运行程序，使用证书来验证进行安全通信的过程及身份认证方式。
2、系统框图
3、重要函数
Client：
连接服务器端并接收服务器消息的线程函数：
voidClientThreadProc（void*void_parm）
{
WSADATAwsaData;
interr;
intsd;
structsockaddr_insa;
SSL*ssl;
X509*server_cert;
char*str;
charbuffer[8912];
intmaxFd;
fd_setwriteFds,readFds,excFds;
DWORDdwIP;
dwIP=（DWORD）void_parm;
//char*msg=（char*）malloc（128）;
charmsg[128];
//初始化windowssocket
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData））
{
return;
}
//新建socket
sd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
memset（&sa,'\0',sizeof（sa））;
//设置服务端IP地址、和端口
sa.sin_family=AF_INET;
sa.sin_addr.s_addr=dwIP;
sa.sin_port=htons（8443）;
//连接服务器
err=connect（sd,（structsockaddr*）&sa,sizeof（sa））;
if（err<0）
{
//char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"连接服务器失败!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
return;
}
strcpy（msg,"SSL开始握手!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
//新建SSL句柄
ssl=SSL_new（ctx）;
//设置socket句柄到SSL句柄
SSL_set_fd（ssl,sd）;
//SSL连接
err=SSL_connect（ssl）;
if（err!
=1）
{
//char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"SSL连接服务器失败!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
return;
}
server_cert=SSL_get_peer_certificate（ssl）;
strcpy（msg,"Clientcertificate:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
str=X509_NAME_oneline（X509_get_subject_name（server_cert）,0,0）;
strcpy（msg,"subject:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
strcpy（msg,str）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
OPENSSL_free（str）;
str=X509_NAME_oneline（X509_get_issuer_name（server_cert）,0,0）;
strcpy（msg,"issuer:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
strcpy（msg,str）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
OPENSSL_free（str）;
X509_free（server_cert）;
//printf（"SSLconnectionusing%s\n",SSL_get_cipher（ssl））;
strcpy（msg,"SSLconnectionusing:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
/*打印所有加密算法的信息（可选）*/
strcpy（msg,SSL_get_cipher（ssl））;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
maxFd=sd;
client.fd=sd;
client.ssl=ssl;
strcpy（msg,"连接服务器成功!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
for（;;）
{
FD_ZERO（&writeFds）;
FD_ZERO（&readFds）;
FD_ZERO（&excFds）;
FD_SET（sd,&readFds）;
//select异步等待服务器
intnfd=select（maxFd+1,&readFds,&writeFds,&excFds,NULL）;
if（nfd<=0）
{
if（errno==EINTR）/*interruptedsystemcall*/
continue;
return;
}
if（FD_ISSET（sd,&readFds））
{
//接收服务器消息
intlen=SSL_read（ssl,buffer,sizeof（buffer））;
if（len<=0）
{
char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"服务器退出!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,sd,（long）msg）;
return;
}
buffer[len]='\0';
char*msg=（char*）malloc（len+1）;
strcpy（msg,buffer）;
//通过WM_CLIENT_MSG消息，发送到主窗体
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_CLIENT_MSG,sd,（long）msg）;
}
}
return;
}
链接服务器：
voidCClientDlg:
:
OnConnect（）
{
unsignedlongidThread;
DWORDdwIP=0;
CIPipaddr;//让用户输入客户端IP
m_liststate.ResetContent（）;
if（client.fd==0）//判断是否已经连接
{
if（ipaddr.DoModal（）==IDOK）
{
dwIP=inet_addr（ipaddr.IP.GetBuffer（0））;
}
//创建线程，连接服务器，并接收服务器端消息
CreateThread（NULL,0,
（LPTHREAD_START_ROUTINE）ClientThreadProc,
（void*）dwIP,0,&idThread）;
}
else
{
m_liststate.InsertString（0,"已经连接!
"）;
}
}
发送消息到服务器：
voidCClientDlg:
:
OnSend（）
{
UpdateData（）;
if（client.fd!
=0）
{
//发送消息
SSL_write（client.ssl,m_str.GetBuffer（0）,m_str.GetLength（））;
m_str.ReleaseBuffer（）;
}
else
{
return;
}
//插入发送的消息的列表框
m_list.InsertString（0,m_str）;
m_str.Empty（）;
UpdateData（FALSE）;
（（CEdit*）GetDlgItem（IDC_EDIT1））->SetActiveWindow（）;
}
处理WM_CLIENT_MSG消息：
LRESULTCClientDlg:
:
OnClientMsg（WPARAMwParam,LPARAMlParam）
{
CStringmsg;
msg.Format（"[Socket:
%d]%s",wParam,（char*）lParam）;
m_list.InsertString（0,msg）;
free（（void*）lParam）;
return0L;
}
LRESULTCClientDlg:
:
OnStateMsg（WPARAMwParam,LPARAMlParam）
{
CStringmsg;
msg.Format（"[Socket:
%d]%s",wParam,（char*）lParam）;
m_liststate.InsertString（-1,msg）;
//m_liststate.AddString（msg）;
//free（（void*）lParam）;
return0L;
}
voidCClientDlg:
:
OnDestroy（）
{
WSACleanup（）;
SSL_CTX_free（ctx）;
CDialog:
:
OnDestroy（）;
}
断开链接：
voidCClientDlg:
:
OnDisconnect（）
{
if（client.fd!
=0）
{
closesocket（client.fd）;
SSL_shutdown（client.ssl）;
SSL_free（client.ssl）;
client.ssl=NULL;
client.fd=0;
m_liststate.InsertString（0,"已断开和服务器的链接!
"）;
m_liststate.ResetContent（）;
}
}
Server：
处理客户端事务线程函数，接收客户端消息：
voidclient（void*void_parmint）
{
intclientFd=（int）void_parmint;
intmaxFd;
intlen;
intflag=0;
fd_setwriteFds,readFds,excFds;
charbuffer[8192];
descriptor_tclientDesc;
clientDesc.fd=clientFd;
clientDesc.ssl=NULL;
SSL*ssl;
char*str;
X509*client_cert;
//新建SSL连接句柄
if（（ssl=SSL_new（ctx））==NULL）
{
return;
}
//设置SSL连接Socket句柄
SSL_set_fd（ssl,clientFd）;
//接收SSL连接
if（SSL_accept（ssl）<=0）
{
return;
}
//char*msg=（char*）malloc（128）;
charmsg[128];
strcpy（msg,"SSLconnectionusing"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
/*打印所有加密算法的信息（可选）*/
strcpy（msg,SSL_get_cipher（ssl））;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
/*得到客户端的证书并打印些信息（可选）*/
client_cert=SSL_get_peer_certificate（ssl）;
if（client_cert!
=NULL）{
//printf（"Clientcertificate:
\n"）;
strcpy（msg,"Clientcertificate:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
str=X509_NAME_oneline（X509_get_subject_name（client_cert）,0,0）;
//printf（"\tsubject:
%s\n",str）;
strcpy（msg,"subject:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）str）;
OPENSSL_free（str）;
str=X509_NAME_oneline（X509_get_issuer_name（client_cert）,0,0）;
//printf（"\tissuer:
%s\n",str）;
strcpy（msg,"issuer:
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）str）;
OPENSSL_free（str）;
X509_free（client_cert）;/*如不再需要,需将证书释放*/
}
clientDesc.ssl=ssl;
//把客户端链接句柄保存到全局变量中。
for（inti=0;i{
if（Clients[i].fd==0）
{
Clients[i].fd=clientFd;
Clients[i].ssl=ssl;
flag=1;
break;
}
}
if（!
flag）
{
//已经达到链接最大限制
SSL_write（ssl,"服务器已满!
",strlen（"服务器已满!
"））;
SSL_shutdown（ssl）;
SSL_free（ssl）;
return;
}
maxFd=clientFd;
for（;;）
{
FD_ZERO（&writeFds）;
FD_ZERO（&readFds）;
FD_ZERO（&excFds）;
FD_SET（clientFd,&readFds）;
//异步的方式等待客户端数据
intnfd=select（maxFd+1,&readFds,&writeFds,&excFds,NULL）;
if（nfd<=0）
{
if（errno==EINTR）/*interruptedsystemcall*/
continue;
return;
}
if（FD_ISSET（clientFd,&readFds））//有客户端数据需要读取
{
//接收客户端数据
len=SSL_read（clientDesc.ssl,buffer,sizeof（buffer））;
if（len<=0）
{
//char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"客户端退出!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,clientFd,（long）msg）;
return;
}
buffer[len]='\0';
char*msg1=（char*）malloc（len+1）;
strcpy（msg1,buffer）;
//发送WM_CLIENT_MSG消息到主窗体，把接收到的消息显示到列表框
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_CLIENT_MSG,clientFd,（long）msg1）;
}
}
return;
}
接收连接线程函数：
voidAcceptThreadProc（void*void_parm）
{
intsockFd=（int）void_parm;
HANDLEhd;
unsignedlongidThread;
intclientFd;
//接收连接
clientFd=accept（sockFd,NULL,NULL）;
if（clientFd<0）{
if（errno==EINTR）/*interruptedsystemcall*/
return;
ExitThread（0）;
}
//接收客户端连接后，开启线程处理客户端事务即接收客户端消息
hd=CreateThread（NULL,0,
（LPTHREAD_START_ROUTINE）client,
（void*）clientFd,0,&idThread）;
}
启动服务线程函数：
voidStartServer（void*void_parm）
{
WSADATAwsaData;
interr;
intlisten_sd;
unsignedlongidThread;
structsockaddr_insa_serv;
HANDLEhd;
intport=（int）void_parm;
//初始化windowssocket
if（WSAStartup（MAKEWORD（2,2）,&wsaData））
{
char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"初始化Socket失败!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,0,（long）msg）;
return;
}
//新建socket句柄
listen_sd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;
//初始化sockaddr_in结构体，设置TCP协议和端口
memset（&sa_serv,'\0',sizeof（sa_serv））;
sa_serv.sin_family=AF_INET;
sa_serv.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
sa_serv.sin_port=htons（port）;
//绑定端口
err=bind（listen_sd,（structsockaddr*）&sa_serv,
sizeof（sa_serv））;
if（err<0）
{
char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"绑定Socket失败!
"）;
SendMessage（AfxGetMainWnd（）->GetSafeHwnd（）,WM_STATE_MSG,listen_sd,（long）msg）;
return;
}
//侦听，tcp连接
err=listen（listen_sd,5）;
char*msg=（char*）malloc（128）;
strcpy（msg,"启动服务成功!
"）;
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