处理 Node.js TLS 服务器和 C TLS 客户端 (openSSL) 连接的正确方法

Question

目标：客户端应该将数据发送到受信任的服务器（通过自签名证书）和服务器相同。

我正在运行 Node.js TLS 服务器，并且有许多在 C 中运行 openSSL TLS 客户端的嵌入式客户端。我已经完成了整个设置，并且可以看到数据已加密（通过 Wireshark），但我不相信我以正确的方式做事（尤其是我处理证书的方式）。

我目前所拥有的

1. 在服务器上，我生成了一个 2048 私钥 (private-key.pem) 和一个自签名证书 (public-cert.pem)
2. 将自签名证书 (public-cert.pem) 复制到客户端

Node.js 服务器代码 sn-p

var tls = require('tls');
var fs = require('fs');

var options = {
    key: fs.readFileSync('private-key.pem'),
    cert: fs.readFileSync('public-cert.pem')
};
tls.createServer(options, function (socket) {

socket.on('data', function(data) {
    // do something
});

socket.on('close', function() {
    socket.destroy();
});

}).listen(PORT);

C 客户端代码 sn-p

     SSL_library_init(); 
     SSL_load_error_strings();
     ERR_load_BIO_strings();
     OpenSSL_add_all_algorithms();

     // create new context object
     ctx = SSL_CTX_new(TLSv1_2_client_method());

    //load trust cert

    if(! SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, "public-cert.pem", NULL)){

          printf("sslInitialize() Error: Cannot load certificate\n");
          ERR_print_errors_fp(stderr);

          if(ctx != NULL) {

            SSL_CTX_free(ctx);

          }


          return;
    } 

    bio = BIO_new_ssl_connect(ctx);

    BIO_get_ssl(bio, & ssl);


    if (ssl == NULL) {

         printf("sslInitialize() Error: Can't locate SSL pointer\n");
         ERR_print_errors_fp(stderr);

         if(ctx != NULL){

            SSL_CTX_free(ctx);

        } 


        if(bio != NULL){

         BIO_free_all(bio);

        }
         return;
    }

    BIO_set_conn_hostname(bio, HOST);

   int connectStatus;                            

   if((connectStatus = BIO_do_connect(bio)) <= 0) {

    printf("Connect Status: %d",connectStatus);
     printf("sslInitialize() Error: Cannot connect to server\n");
     ERR_print_errors_fp(stderr);

    sslCloseConnection();

     return;
   }

观察

1. 我将客户端上的证书更改为相同的随机证书，它仍然有效（服务器在 ServerHello TLS 握手期间发送的证书和使用 SSL_CTX_load_verify_locations() 加载的客户端不同）。这让我想知道客户如何信任证书。 我该如何解决这个问题？
2. 到目前为止，我已将其设置为客户端验证服务器（尽管它不工作）并发送数据，而服务器盲目地接受它。 如何让客户端发送证书（由客户端自签名），并且服务器仅在文件中包含该特定证书时才接受它。
3. 在客户端我使用SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, cert, NULL)。文档说

指定 ctx 的位置，用于验证的 CA 证书所在的位置。通过 CAfile 和 CApath 获得的证书是可信的。

这是否意味着客户端会根据在 TLS 握手的 ServerHello 消息中收到的证书进行检查？如果是这样，我应该调用另一个函数来进行此检查吗？

4. 与往常一样，在提出这个问题之前，我已经浏览了很多在线资源（SO 帖子和 openSSL 手册页）。 Node.js_TLS,openSSL,SO_1,SO_2 仅举几例。我还省略了头文件和其他样板代码。

任何帮助将不胜感激。谢谢！

Answer 1

我在“观察”部分回答问题 1)。好像

 SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER, NULL);

没有必要。您可以查看

的结果

SSL_get_verify_result(const SSL *ssl);

并基于此拒绝连接。它返回一些代码，可以在here 找到。 0 是验证成功。

代码 sn-p 看起来像这样

BIO_set_conn_hostname(bio, HOST);
if(BIO_do_connect(bio) <= 0) {
    ERR_print_errors_fp(stderr);
    BIO_free_all(bio);
    SSL_CTX_free(ctx);
    return;
}
switch(SSL_get_verify_result(ssl)){


            case 0:
                    printf("X509_V_OK\n");
                    break;


            case 2: 
                    printf("X509_V_ERR_UNABLE_TO_GET_ISSUER_CERT\n");
                    //write code to close connection
                    break;

               :
               :
}

Answer 2

对于 C 客户端，您可能希望确保客户端通过显式调用 OpenSSL 的 SSL_CTX_set_verify() 函数来验证服务器证书：

SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER, NULL);

在致电BIO_new_ssl_connect() 之前。 请注意这可能不是必需的。

是的，您通过SSL_CTX_load_verify_locations() 设置的证书是用于验证服务器证书的证书（这是ServerHello 的一部分）。根据这些验证证书检查服务器证书是默认 OpenSSL 验证回调的一部分。

根据Nodejs tls createServer docs，您可能需要为您的TLS 服务器提供更多选项，特别是ca 数组和 requestCert 和rejectUnauthorized 布尔值：

var options = {
    key: fs.readFileSync('private-key.pem'),
    cert: fs.readFileSync('public-cert.pem'),
    ca: [ fs.readFileSync('ca-cert.pem') ],
    requestCert: true,
    rejectUnauthorized: true
};
tls.createServer(options, function (socket) {

requestCert 布尔值指示服务器请求客户端的证书。在 TLS 中，服务器必须明确地向客户端请求证书；除非服务器要求，否则客户端不提供。如果不将 rejectUnauthorized 设置为 true，您的 TLS 服务器将请求证书，但忽略任何验证错误并允许连接继续，这是不可取的。 ca 数组配置验证证书列表（类似于 OpenSSL 的 SSL_CTX_load_verify_locations()，Nodejs 将用于验证客户端证书）。

理想情况下，您应该拥有三个证书，而不是为服务器使用一个自签名证书，而为客户端使用一个单独的自签名证书：一个 CA 证书（它是自签名的根据定义）、服务器证书（由该 CA 颁发/签名）和单独的客户端证书（也由 CA 颁发/签名）。由于您同时控制客户端和服务器，因此您没有特别需要从公共 CA购买这些证书； 浏览器需要这些（因为公共 CA 的证书在浏览器的信任存储中），但这听起来不像您的用例所需要的（因此您可以通过生成/使用您自己的 CA）。 This site 提供了执行此操作的示例命令。

这样，您的服务器将拥有 其 证书（和私钥）和 CA 证书；您的客户将拥有 其 证书（和私钥）和 CA 证书。那么，CA 证书将是在SSL_CTX_load_verify_locations() 路径/文件中配置的证书，和在ca 选项中tls.createServer。

作为奖励，您可以考虑添加支持 TLS 会话缓存，如 here 所述。

希望这会有所帮助！