OpenSSL BIO：仅使用 TLS 1.0 的两个 SSL 记录中的单个 SSL_write 中断答案

【问题标题】：OpenSSL BIO: single SSL_write broken in two SSL records with TLS 1.0 onlyOpenSSL BIO：仅使用 TLS 1.0 的两个 SSL 记录中的单个 SSL_write 中断
【发布时间】：2017-01-12 16:18:57
【问题描述】：

我想使用以下代码发送此消息“Hello world！\n Bye world！”。此代码在 2 个 SSL 记录中发送消息，但我需要在 1 个 SSL 记录中发送它。

我读过一些关于 base64 here 和 here 的内容，但我不知道如何在我的代码中使用它们！谁能帮我解决我的问题。

问题：我想用“\n”分隔的部分而不是2部分发送消息！

更多说明： 我使用 OpenSSL s_client 连接它，我强制它使用 TLSv1 并使用wireshark 嗅探网络。实际上，此代码是作为数据库代理的更大项目的简化。在主项目中，我们需要向不受我们控制的服务器发送消息，它只能处理 1 个 SSL 记录。

我的 OpenSSL 命令：

s_client -connect 127.0.0.1:9999 -tls1

Wireshark 消息结果：

17 03 01 00 24 db f3 59 37 98 78 3b b6 06 b0 c1 66 0c 78 04 4d 50 60 54 19 37 fe 
77 65 27 7f 4e e8 4e 9a d7 94 66 3f 0d 03 17 03 01 00 34 83 a8 39 b3 3e 9a 35 7b 
a2 64 07 35 9b c5 d7 d0 c9 03 3c 43 ac d8 1c ad d5 0f 55 34 10 6c 99 3e 57 b1 51 
d4 a5 36 6a 8e 23 08 e0 2d 33 c1 53 63 4e d2 bd bd

我的模拟代码：

#include <cstdlib>
#include <iostream>

#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netdb.h> 

#include <openssl/rand.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

static void ssl_set_sys_error(int ssl_error)
{
    int error = 0;

    switch (ssl_error) {
    case SSL_ERROR_ZERO_RETURN:
        error = 0;
        break;
    case SSL_ERROR_WANT_READ:
    case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
#ifdef SSL_ERROR_WANT_CONNECT
    case SSL_ERROR_WANT_CONNECT:
#endif
#ifdef SSL_ERROR_WANT_ACCEPT
    case SSL_ERROR_WANT_ACCEPT:
#endif
        error = 1;
        break;
    case SSL_ERROR_SSL:
        /* Protocol error. */
#ifdef EPROTO
        error = EPROTO;
#else
        error = SOCKET_ECONNRESET;
#endif
        break;
    case SSL_ERROR_SYSCALL:
    case SSL_ERROR_NONE:
    default:
        break;
    };
}

int main()
{
    /* 
    ------------------ START Initialize Server ------------------
     */

    int serverfd, clientfd;
    struct sockaddr_in vir_serv_addr, cli_addr;

    serverfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bzero((char *) &vir_serv_addr, sizeof (vir_serv_addr));

    vir_serv_addr.sin_family = AF_INET;
    vir_serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    vir_serv_addr.sin_port = htons(9999);

    bind(serverfd, (struct sockaddr *) &vir_serv_addr, sizeof (vir_serv_addr));
    listen(serverfd, 5);
    socklen_t client = sizeof (cli_addr);
    clientfd = accept(serverfd, (struct sockaddr*) &cli_addr, (socklen_t*) & client);

    /*
    ------------------- END Initialize Server ------------------- 
     */

    /* 
    ------------------ START SSL ------------------
     */
    SSL_library_init();
    SSL_load_error_strings();
    OpenSSL_add_all_algorithms();

    SSL_CTX* context = SSL_CTX_new(TLS_server_method());
    SSL_CTX_set_ecdh_auto(context, 1);
    SSL_CTX_use_certificate_file(context, "server-cert.pem", SSL_FILETYPE_PEM);
    SSL_CTX_use_PrivateKey_file(context, "server-key.pem", SSL_FILETYPE_PEM);
    SSL_CTX_load_verify_locations(context, "ca-cert.pem", NULL);
    SSL_CTX_check_private_key(context);

    SSL* ssl = SSL_new(context);
    BIO *rbio = BIO_new(BIO_s_mem());
    BIO *wbio = BIO_new(BIO_s_mem());
    SSL_set_bio(ssl, rbio, wbio);

    char* buffer[8192];
    int n;

    SSL_set_accept_state(ssl);

    while (!SSL_is_init_finished(ssl)) {
        n = recv(clientfd, buffer, 8192, 0);
        n = BIO_write(rbio, buffer, n);
        int r = SSL_do_handshake(ssl);
        n = BIO_read(wbio, buffer, 8192);
        n = send(clientfd, buffer, n, 0);

        bzero(buffer, 8192);
        BIO_flush(rbio);
        BIO_flush(wbio);

        if (r != 1) {
            ERR_print_errors_fp(stderr);
            int err_SSL_get_error = SSL_get_error(ssl, r);
            switch (err_SSL_get_error) {
            case SSL_ERROR_NONE:
            case SSL_ERROR_SSL:
                return 0;
            case SSL_ERROR_WANT_READ:
            case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
                continue;
            default:
                return 0;
            }
        }
    }

    string message = "Hello world! \n Bye world!";
    n = SSL_write(ssl, message.c_str(), message.size());
    n = BIO_read(wbio, buffer, 8192);
    n = send(clientfd, buffer, n, 0);

    /*
    ------------------- END SSL ------------------- 
     */

}

【问题讨论】：

您如何检查消息是否在 2 条记录中发送？因为我怀疑这一点。也许您尝试逐行阅读？
为什么发送数据时使用多少 SSL 记录很重要？数据是任意的。 TCP 将确保它以一种或另一种方式可靠地发送，并且接收器的 SSL 引擎将以连贯的方式将其重新组合在一起。 SSL 可以随意使用它想要的许多记录来发送应用程序数据。此外，即使 SSL 不拆分数据，TCP 仍然可以。您的要求不现实。
@SteffenUllrich：我使用了wireshark。在 TLSv1.1 和 TLSv1.2 中它只是一条 SSL 记录，但在 TLSv1 中它是 2 条记录，我必须使用这个版本的 TLS。
@RemyLebeau：实际上这段代码是一个更大的数据库代理项目的简化。在主项目中，我们需要向不受我们控制的服务器发送消息，它只能处理 1 个 SSL 记录。
@Heil_Me 但是为什么呢？这是服务器方面的错误实现。您的代理不应该迎合这样的错误。 AFAIK，您不能强制 OpenSSL 按照您的要求行事。改为修复服务器。或者停止一次发送如此多的数据，以至于 OpenSSL 不得不将其拆分为多条记录。

标签： c++ sockets ssl tcp openssl

【解决方案1】：

确实非常有趣的问题。这里发生的是单个SSL_write 导致两个应用程序数据 SSL 帧（类型 0x17）。这只发生在 TLS 1.0 上，即不会发生在 TLS 1.1 或 TLS 1.2 上。

虽然它可能看起来像一个错误，但实际上是为了对抗BEAST 和类似攻击，这些攻击使用 SSL 3.0 和 TLS 1.0 中的协议漏洞与 CBC 密码相关。这种保护是通过插入导致第一个 SSL 帧实际上不包含实际数据的空数据片段来完成的。像这种 0/n 拆分的类似保护以 1/n-1 拆分的形式存在于其他 TLS 堆栈中。

由于此攻击不影响 TLS 1.1 和 TLS 1.2，因此此处未启用保护。有关此保护如何工作的更多详细信息，请参阅 Why does Firefox split HTTPS request? 和 Is BEAST really fixed in all modern browsers?。

但是由于您有一些无法处理这种行为的错误应用程序，您需要找到一种方法来禁用它。这可以通过选择不是 CBC 的密码（但 TLS 1.0 中没有好的密码）或简单地禁用保护来完成：

SSL_CTX_set_options(context, SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS);

除了SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS，您还可以使用SSL_OP_ALL，其中包括所有有问题的TLS实现的解决方法，包括这个。

【讨论】：