Openssl实现双向认证教程（附服务端客户端代码）

一、背景说明 1.1 面临问题 最近一份产品检测报告建议使用基于pki的认证方式，由于产品已实现https，商量之下认为其意思是使用双向认证以处理中间人形式攻击。 《信息安全工程》中接触过双向认证，但有两个问题。 第一个是当时最终的课程设计客户端是浏览器，服务端是tomcat双向认证只需要对两者进行配置并不需要自己真的实现代码。 第二个是虽然课程也有接近双向认证的实现代码，但当时是Java+JCE环境现在要用C+++OpenSSL环境，总体意思确实还是差不多但具体函数和参数差别还是不少。 所以眼下有的是：证书生成的思想+双向认证实现的思想。对读者而言，即要假定已对证书、SSL/TSL、sock 在网络安全领域，双向认证是一种确保通信双方身份的机制，它要求服务器验证客户端的身份，同时客户端也需要验证服务器的身份。本教程将介绍如何使用OpenSSL库在C++环境中实现双向认证，适用于已经熟悉证书、SSL/TLS协议和socket编程的读者。 双向认证的关键在于正确配置和使用OpenSSL的相关函数。以下是一些重要的函数： 1. **SSL_CTX_set_verify** - 这个函数用于配置SSL上下文（SSL_CTX），启用双向认证。通过设置适当的验证级别，如SSL_VERIFY_PEER和SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT，可以确保客户端必须提供有效的证书。 2. **SSL_CTX_load_verify_locations** - 加载信任的根证书，这些证书用于验证客户端发送的证书是否由受信任的权威机构签名。 3. **SSL_CTX_use_certificate_file** - 服务器端使用这个函数加载自己的证书，以便客户端能验证服务器的身份。 4. **SSL_CTX_use_PrivateKey_file** - 加载服务器的私钥，与公钥证书对应，用于解密客户端的加密数据和签名响应。 5. **SSL_get_verify_result** - 这是实现双向认证的核心，调用这个函数进行实际的证书验证。如果验证失败，程序应该中止连接，因为这通常意味着存在潜在的安全风险。 接下来，我们将探讨如何在C++中实现一个简单的双向认证服务端和客户端。 **服务端代码示例：** ```cpp #include <openssl/ssl.h> #include <openssl/err.h> // ...其他头文件 void ShowCerts(SSL *ssl) { // 验证证书并显示相关信息 } int main() { // 初始化SSL库、创建SSL_CTX对象、加载证书和私钥等操作 // 创建socket、绑定端口、监听连接... while (1) { new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, &len); SSL *ssl = SSL_new(ctx); // 创建新的SSL连接 SSL_set_fd(ssl, new_fd); // 将socket与SSL连接关联 if (SSL_accept(ssl) == -1) { // 处理错误 } else { ShowCerts(ssl); // 验证客户端证书 // 读写数据... } SSL_free(ssl); // 关闭SSL连接 close(new_fd); // 关闭socket } // 清理SSL_CTX和关闭socket } ``` **客户端代码示例：** 客户端也需要类似的设置，包括加载自己的证书和私钥，以及设置SSL_CTX以进行双向认证。然后，在建立连接时，SSL_connect函数会自动处理客户端证书的发送和服务器证书的验证。 ```cpp int main() { // 初始化SSL库、创建SSL_CTX对象、加载证书和私钥等操作 // 创建socket、连接到服务器... SSL *ssl = SSL_new(ctx); // 创建新的SSL连接 SSL_set_fd(ssl, socket_fd); // 将socket与SSL连接关联 if (SSL_connect(ssl) == -1) { // 处理错误 } else { // 验证服务器证书 ShowCerts(ssl); // 读写数据... } SSL_free(ssl); // 关闭SSL连接 close(socket_fd); // 关闭socket } ``` 在上述代码中，`ShowCerts` 函数展示了如何获取和打印证书信息，这是验证证书的重要步骤。实际应用中，你需要根据业务需求处理验证失败的情况，例如，断开连接或提示用户。 通过OpenSSL库，我们可以轻松地在C++中实现SSL/TLS的双向认证，确保了通信的安全性，防止中间人攻击。不过，这要求开发者对SSL/TLS协议和证书管理有深入理解，并正确配置和使用OpenSSL提供的API。