2017-2018-1 20155315 《信息安全系统设计基础》实验五 通讯协议设计

实验内容

• 基于Socket实现TCP通信，一人实现服务器，一人实现客户端
• 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
• 选用合适的算法，基于混合密码系统实现对TCP通信进行机密性、完整性保护。

实验知识点

• OpenSSL
• TCP通信
• 混合密码系统

实验步骤

（一）Linux下OpenSSL的安装与使用

• OpenSSL整个软件包大概可以分成三个主要的功能部分：
  • 密码算法库
  • SSL协议库
  • 应用程序

• 安装过程

  ./configure
  make
  sudo make install

• 测试AES
  
• 测试RSA
  
• 测试test_openssl.c
  

• 主要问题：按照教程一步步进行的时候，发现安装包中有config和Configure，一开始运行Configure，在make的时候总是会出现错误。全部重新来过运行config才正常。查找资料发现其实configure也是一种命令，但是在这次实验中要运行config才可以。

（二）TCP通信

• 一人实现服务器，一人实现客户端

• 服务器伪代码

  socket()
  bind()
  listen()
  accept()
  closesocket()

• 客户端伪代码

  socket()
  bind()
  connect()
  closesocket()

• 运行结果
  

（三）混合密码系统

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

生成证书

• 生成服务器端的私钥(key文件)
  openssl genrsa -des3 -out server.key 1024
• 生成服务器端的csr文件
  openssl req -new -key server.key -out server.csr -config
• 客户端生成key文件
  openssl genrsa -des3 -out client.key 1024
• 生成客户端的csr文件
  openssl req -new -key client.key -out client.csr -config
• 生成自己的CA,生成ca.key和ca.crt证书文件
  openssl req -new -x509 -keyout ca.key -out ca.crt -config
• 用生成的ca给服务器的csr文件签名，生成服务器端的证书
  Openssl ca -in server.csr -out server.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key -config openssl.cnf
• 用生成的ca给客户端的csr文件签名，生成客户端的证书
  Openssl ca -in client.csr -out client.crt -cert ca.crt -keyfile ca.key -config openssl.cnf
• 主要问题：在生成服务器端的证书时，提示部门与CA中的定义的部门不符，重新进行第一步修改部门之后生成server.crt。在生成服务器端的证书时，提示因为与前面使用的common name相同，需要修改文件demoCA/index.txt.attr，
  将里面的：unique_subject = yes改为unique_subject = no保存退出再重新输入就可以了。

用混合密码系统进行防护

• 基本框架与socket编程一样，只是其中需要加入头文件：

  #include <openssl/ssl.h>
  #include <openssl/err.h>
  #include <openssl/evp.h>

  和一些其他的代码：

  SSL_library_init();
  OpenSSL_add_all_algorithms();
  SSL_load_error_strings();
  ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
  if (ctx == NULL) 
   {
  ERR_print_errors_fp(stdout);
  exit(1);
   }
  if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) 
  {
  ERR_print_errors_fp(stdout);
  exit(1);
   }
  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);
   }    

• 运行结果
  

参考资料

• OpenSSL简介
• 使用openssl编写服务端和客户端程序
• openssl证书生产过程
• 安全通信系统--OpenSSL的安装编译、证书生成

• 安全通信系统--OpenSSL服务器和客户端

  PSP时间统计