基於openssl的計算機安全學demo（包含Diffie-Hellman，HAMC，AES的簡單應用）

       本demo主要是openssl中Diffie-Hellman，HAMC，AES的簡單應用，謹供參考（文章最後有demo的下載）。

首先，demo的大概情況：

    ·openssl版本爲openssl-1.0.1g-32bit-debug-vs2013（IDE是vs2013）

    ·使用MFC對話框的CAsyncsocket進行簡單交互

    ·主要流程：

     1）密鑰協商。Client發起密鑰協商請求，Server相應請求，並完成一次DH密鑰交換過程。
     2）身份認證。Server放提出認證請求，Client用協商出來的密鑰對一個口令作用產生一個MAC發送給Server，Server根據口令進行認證。
     3）報文發送。有一個文本輸入窗，輸入要通信的明文。按“發送”則報文明文發送；按“加密發送”按鈕則加密併發送到對方。接收方收到密文，點擊按鈕可以解密；如果收到的是普通報文則直接顯示在文本框。

流程圖：

主要代碼結構：

SCSocket                ------------------------------  服務端socket

SCClientSocket       -------------------------------客戶端socket

SCHandler              -------------------------------下面三個類的父類

SCDHHandler         -------------------------------Diffie-Hellman相關的操作（生成參數，選取祕鑰，計算共享密鑰）都在此類中

SCHMACHandler   -------------------------------生成HMAC消息認證碼

SCAESHandler       ------------------------------- AES加密

XXXDlg                   -------------------------------顯然負責界面

有關CASyncsocket的使用可參考： 一個CAsyncSocket例子

當socket收到消息，統一調用：

void SCClientSocket::OnReceive(int nErrorCode)
{
<span style="white-space:pre">	</span>// TODO: Add your specialized code here and/or call the base class
<span style="white-space:pre">	</span>pDlg->OnRecv(this);
<span style="white-space:pre">	</span>CAsyncSocket::OnReceive(nErrorCode);
}

pDlg->OnRecv ：

void CSecureChatServerDlg::OnRecv(SCClientSocket * pConn)
{
	if (NULL != pConn)
	{
		char rcvBuf[513] = { 0 };
		int nRcved = 0;
		nRcved = pConn->Receive(rcvBuf, 512);
		
		if (SOCKET_ERROR != nRcved)
		{
			clientSocket->handler->processMessageFromConnection(rcvBuf, clientSocket);
		}
		
	}
}

不管收到什麼信息，都是調用 clientSocket->handler->processMessageFromConnection(rcvBuf, clientSocket);

SCClientSocket定義如下：

class SCClientSocket : public CAsyncSocket
{
public:
	SCClientSocket();
	virtual ~SCClientSocket();
	virtual void OnConnect(int nErrorCode);
	virtual void OnClose(int nErrorCode);
	virtual void OnReceive(int nErrorCode);
	void send(unsigned char * data);
	CSecureChatServerDlg * pDlg;
	SCHandler * handler;
};

SCHandler中定義了兩個虛函數：

	virtual void processMessageFromConnection(char * data, SCClientSocket *conn)
	{
		// should never call me!
	}

	virtual void start(SCClientSocket *conn,int flag)
	{
		// should never call me!
	}

保存了SCHandler * handler 指針，隨着交互流程的推進，handler可以依次指向SCDHHandler，SCHMACHandler，SCAESHandler的實例（通過調用void start(SCClientSocket *conn,int flag)改變handler所指的對象）。SCHandler的子類覆蓋了上面兩個虛函數，因此會調用各自的 void processMessageFromConnection(char * data, SCClientSocket *conn) 處理各自的消息。

爲了標識當前的交互狀態，在每個消息前面插入一個字節標記當前消息的內容：

例如SCDHHandler的processMessageFromConnection函數內容如下：

void SCDHHandler::processMessageFromConnection(char * data, SCClientSocket *conn)
{
	char DHType = data[0];

	switch ((int)DHType)
	{
	case RECV_A:  // 收到DH參數a（即本原根）
	{
	    ......
		break;
	}
	case RECV_Q:  // 收到DH參數q （大整數）
	{
	    ......
		break;
	}
	case RECV_Q_RESPON:  // 對方收到q發回的迴應
	{
	    ......
		break;

	}
	case RECV_SERVER_PUBLIC_KEY:  // 收到服務器的公開量，只會在客戶端程序觸發
	{
	    ......
		break;
	}
	case RECV_CLIENT_PUBLIC_KEY:  // 收到客戶端的公開量，只會在服務器程序觸發
	{
	    ......
		break;
	}
	default:
		AfxMessageBox(_T("diffie hellman error occur"));
		break;

	}
}

SCHMACHandler 和 SCAESHandler的代碼結構也是如上所示。

具體代碼可查看：demo下載

參考：

另外，openssl的庫是直接用別人編譯好的（自己編了幾次都失敗了）：

http://p-nand-q.com/programming/windows/building_openssl_with_visual_studio_2013.html

aes例子：

https://github.com/rockyxshen/block_cipher/blob/master/aescipher.c