Publi

Servidor web seguro (HTTPS) en C usando openSSL (pruebas)

Hace unos días veíamos un ejemplo de un cliente web SSL con ayuda de openSSL. Ahora vamos a hacer un servidor al que se pueda conectar. Se trata sólo de una prueba de concepto, nada que podamos utilizar en el mundo real, pero está bien para ver cómo funciona la biblioteca.

Creando un certificado auto-firmado

Lo primero que vamos a hacer es crear una llave y un certificado para utilizarlos. Como estamos probando y no vamos a gastar dinero ni nada en un certificado, podemos crear un autofirmado, ya sabéis, los navegadores no nos detectarán como fuentes de confianza pero tendremos una conexión segura.

Para ello, nos ponemos en un directorio de confianza (vamos a colocar ahí archivos sensibles, al menos vamos a crearlos ahí… por lo menos que no sea una carpeta compartida en emule) y en nuestra consola pondremos:

$ openssl genrsa -out itsme.key 2048

Podremos hacer las claves más complejas, he puesto 2048 porque lo suelo utilizar en muchos casos, y muchas autoridades certificadoras piden claves de este tamaño.
Si queremos cifrar esta clave, o como practican algunos, el famoso y antiguo arte de encerrar datos en una cripta (encriptar), podemos utilizar el argumendo (-des3, -aes256, entre otros), aunque en este caso, nos pedirá una contraseña para empezar a trabajar, y no está bien que un servidor nos pida una contraseña, aunque también podremos manejarla con un callback… bueno, eso ya es decisión vuestra.

Una vez creada la clave, queremos crear una petición de firmado (signing request) porque alguien tiene que dar fe de que soy quien digo que soy, aunque más tarde veremos que yo mismo voy a firmarme… y por eso mismo los navegadores no se fiarán de mí.

$ openssl req -new -key itsme.key -out itsme.csr

Este comando es interactivo, y nos preguntará una serie de datos que mandaremos cuando se conecten a nosotros, para que la gente sepa dónde se está metiendo.

Si no queremos poner un password, lo podemos dejar en blanco.

Tras la creación de la petición de firmado, sólo nos queda firmar, y listo, para ello

$ openssl x509 -req -days 365 -in itsme.csr -signkey itsme.key -out itsme.crt

El parámetro days lo podemos hacer más grande o más pequeño, según decidamos la validez de nuestra firma, podemos poner 1000 años y nadie nos dirá nada, aunque sería un milagro que nuestros datos sobrevivieran tanto.

Ya tenemos nuestros archivos itsme.key e itsme.crt para trabajar con ellos. Podéis visitar esta web para más info sobre creación de certificados.

Creando nuestro servidor

Es sólo una prueba, le pidamos lo que le pidamos, lo hagamos bien o lo hagamos mal, siempre nos devolverá la misma página (tengo en el horno un pequeño proyecto algo más completo al que ya le integraré también SSL).
El caso es que hacemos la conexión TCP, el handshake SSL, leemos la petición del usuario y enviamos una respuesta. Tal vez tenga un montón de bugs en el servidor, no es concurrente y su respuesta es fija, pero para el caso nos vale.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
/**
*************************************************************
* @file servtcp.c
* @brief Example web server using SSL connection.
*   It will always send the same web. It's just a test
*   to stablish a secure connection and send some data
*   This server cannot attend simultaneous connections
*
* @author Gaspar Fernández <blakeyed@totaki.com>
* @version 0.1
* @date 18 apr 2015
*
* To compile
*   $ gcc -o serverssl serverssl.c -lcrypto -lssl
*
*************************************************************/


#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <netinet/in.h>
#include <resolv.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <openssl/rand.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>

/** Port  */
#define PORT       1430

#define BUFFERSIZE 16384

#define CRLF       "\r\n"

#define RESPONSE "HTTP/1.1 200 OK" CRLF     \
  "Content-Type: text/html charset=utf-8" CRLF  \
  "Server: ServerTest" CRLF         \
  CRLF                      \
  "<html><head><title>Server Test</title></head><body>This is just a test</body></html>" CRLF


#define CERTFILE  "sslserverchain.pem"
#define KEYFILE   "sslserver.key"

/** sslc handles SSL and SSL_CTX and socket.
 The same as myssl.c */

typedef struct
{
  /** socket handler  */
  int skt;
  /** client socket handler  */
  int client_skt;
  /** error, if any  */
  int err;
  /** SSL handler  */
  SSL* ssl;
  /** SSL Context  */
  SSL_CTX* ctx;
} Sslc;

/**
 *
 * @param h    Our struct
 * @param port Por to listen to
 *
 * @return (0 if OK, else fail)
 */

int TCP_Server(Sslc* h, int port);

/**
 * Uses select to test if there is anything waiting to be read.
 * The same function as myssl.c
 *
 * @param h       Our structure. Only the socket will be used
 * @param timeout Timeout before giving up
 *
 * @return (0 timeout, 1 data waiting, <0 fail)
 */

int TCP_select(Sslc* h, double timeout);

/**
 * Initializes SSL connection and creates the SSL Context
 *
 * @param h     Our struct to store everything
 *
 * @return 0 if OK
 */

int SSL_init(Sslc* h);

/**
 * Loads certificates in the context.
 *
 * @param h     Our struct to store everything
 * @param cert  PEM certificate file or chain (we can store several
 *              certificates in one file, just concatenating them.
 * @param key   Encryption key
 *
 * @return 0 if OK
 */

int SSL_load_certificates(Sslc* h, char* cert, char* key);

/**
 * Accepts client and start dialog
 *
 * @param h     Our struct
 *
 * @return 0 if OK
 */

int TCP_acceptClient(Sslc* h);

/**
 * Just a test, replace SSL_clientDialog() in acceptClient() by
 * TCP_clientDialog() to create an insecure web server.
 *
 * @param h     Our struct
 *
 * @return 0 if OK
 */

int TCP_clientDialog(Sslc* h);

/**
 * It's everything we're here for. SSL dialog with the clients
 *
 * @param h     Our struct
 *
 * @return 0 if OK
 */

int SSL_clientDialog(Sslc* h);

/**
 * Prints a tragic error and exit
 *
 * @param msg   Error text
 *
 * @return void
 */

void panic(char* msg);

/**
 * ASCII clock to wait for clients
 *
 * @param loop  Just a number, when it changes, it draws a new character.
 *              If loop == 0, restarts
 *
 * @return void
 */

void aclock(int loop);

int main(int argv, char** argc){

  Sslc sslc;
  int activated=1;
  int loop=0;
  int sel_res;

  if (SSL_init(&sslc)<0)
    panic ("Couldn't initialize SSL");

  if (SSL_load_certificates(&sslc, CERTFILE, KEYFILE))
    panic ("Couln't load certificates");

  if (TCP_Server(&sslc, PORT)<0)
    panic ("Couldn't make a TCP Connection");

  while(activated)
    {
      aclock(loop);
      sel_res =TCP_select(&sslc, 1);
      if (sel_res<0)
    panic("Failed on selec()");
      else if (sel_res==1)
    {
      if (TCP_acceptClient(&sslc)<0)
        panic ("Tragic error accepting client");
      loop = -1;        /* Reset clock */
    }

      loop++;
    }

  /* Wont' reach this point as the server never ends... */
  close(sslc.skt);

  return 0;
}

int TCP_Server(Sslc* h, int port)
{
  struct sockaddr_in my_addr;

  h->skt = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  if(h->skt < 0)
    return -1;

  my_addr.sin_family = AF_INET ;
  my_addr.sin_port = htons(port);
  my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY ;

  if( bind( h->skt, (struct sockaddr*)&my_addr, sizeof(my_addr)) == -1 )
    return -2;

  if(listen( h->skt, 10) == -1 )
    return -3;

  return 0;
}

int TCP_select(Sslc* h, double timeout)
{
  fd_set fds;
  FD_ZERO(&fds);
  FD_SET(h->skt, &fds);
  fd_set *rset=&fds;
  fd_set *wset=NULL;

  struct timeval tv;
  tv.tv_sec = (int)(timeout);
  tv.tv_usec = (int)((timeout - (int)(timeout)) * 1000000.0);

  int ret = select(h->skt+1, rset, wset, NULL, &tv);
  return ret;
}

int TCP_acceptClient(Sslc* h)
{
  struct sockaddr_in client_addr;
  socklen_t size_addr = sizeof(struct sockaddr_in);

  if ((h->client_skt = accept( h->skt, (struct sockaddr*)&client_addr, &size_addr))!= -1)
    {
      printf("\nNew client connection from %s:%d\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), client_addr.sin_port);
      int r = SSL_clientDialog(h);
      if (r<0)
    {
      printf ("There was a problem with this client connection\n");
      ERR_print_errors_fp(stderr);
    }
      close(h->client_skt);
    }

  /* Returns 0 to avoid tragic fails, just display on screen*/
  return -6;
}

int TCP_clientDialog(Sslc* h)
{
  char buffer[BUFFERSIZE];
  int bytecount;

  memset(buffer, 0, BUFFERSIZE);
  if((bytecount = recv(h->client_skt, buffer, BUFFERSIZE, 0))== -1)
    return -7;

  if (send(h->client_skt, RESPONSE, strlen(RESPONSE), 0)<0)
    return -8;

  return 0;
}

int SSL_clientDialog(Sslc* h)
{
  char buffer[BUFFERSIZE];
  int bytecount;

  h->ssl = SSL_new(h->ctx);
  if (h->ssl == NULL)
    return -11;
  /* SSL_set_options(h->ssl, SSL_OP_ALL ); */

  if (SSL_set_fd(h->ssl, h->client_skt) == 0)
    return -12;

  /* Accept SSL connection and handshake */
  if (SSL_accept(h->ssl) < 1)
    return -13;

  memset(buffer, 0, BUFFERSIZE);
  if((bytecount = SSL_read(h->ssl, buffer, BUFFERSIZE)) < 1)
    return -7;

  if (SSL_write(h->ssl, RESPONSE, strlen(RESPONSE))< 1)
    return -8;

  SSL_free(h->ssl);     /* free mem */

  return 0;
}

int SSL_init(Sslc* h)
{
  SSL_library_init();       /* not reentrant! */

  SSL_load_error_strings();

  OpenSSL_add_all_algorithms();     /* load & register all cryptos, etc. */

  /* We can try SSLv23_server_method() to try several
   methods, starting from the more secure*/

  h->ctx = SSL_CTX_new(TLSv1_2_server_method());
  if (h->ctx == NULL)
    return -4;

  return 0;
}

int SSL_load_certificates(Sslc* h, char* cert, char* key)
{
  if ( SSL_CTX_use_certificate_chain_file(h->ctx, cert) < 1 )
      return -8;

  /* set the private key */
  if ( SSL_CTX_use_PrivateKey_file(h->ctx, key, SSL_FILETYPE_PEM) <= 0 )
    return -9;

  /* verify private key */
  if ( !SSL_CTX_check_private_key(h->ctx) )
    {
      printf("Private key doesn't match the public certificate\n");
      return -10;
    }

  return 0;
}

void aclock(int loop)
{
  if (loop==0)
    printf("[SERVER] Waiting for connections  ");

  printf("\033[1D");        /* ANSI code to go back 2 characters */
  switch (loop%4)
    {
    case 0: printf("|"); break;
    case 1: printf("/"); break;
    case 2: printf("-"); break;
    case 3: printf("\"); break;
    default:            /* Nothing here */
      break;
    }

  fflush(stdout);       /* Update screen */
}

void panic(char *msg)
{
  fprintf (stderr, "
Error: %s (errno %d, %s)\n", msg, errno, strerror(errno));
  /* Print SSL errors */
  ERR_print_errors_fp(stderr);
  exit(2);
}

Algunas notas finales

Puede que no tengamos sólo un certificado (puede que tengamos varios certificados intermedios), y debamos incluirlos todos en nuestra conexión segura. Gracias a que utilizamos SSL_CTX_use_certificate_chain_file() para cargar el certificado, podemos meter varios certificados concatenados, del tipo:

$ cat certificado1.pem certificado2.pem certificado3.pem > cadena_certificados.pem

Los archivos de certificado y clave pueden ser especificados en la parte superior del archivo, con las constantes CERTFILE y KEYFILE.

El método con el que trabajaremos será TLSv1_2_server_method(), aunque podemos utilizar cualquier otra versión de TLS, incluso SSLv3 (será insegura, pero para fines académicos vale, o para ver si hay servidores que aún pueden conectarte con este método… ¡¡no he dicho nada!!). Tenemos también otro método que es SSLv23_server_method(), que actúa igual que el método cliente compañero. OpenSSL no suele venir compilado ya con soporte SSLv2, y el SSLv3 está prohibido hasta la saciedad, pero si queremos SSLv23_server_method() puede no utilizar ningún SSLvX, y tirar directamente para los TLS si definimos SSL_set_options(SSL*, long options). La opción sería SSL_OP_NO_SSLv3 (es una constante, podemos ver más en el manual de SSL_CTX_set_options).

Foto principal: zoetnet (Flickr CC-by)

Foto cripta: Ismael Alonso (Flickr CC-by)

También podría interesarte...

Leave a Reply