【C言語】OpenSSLでSSLクライアント・サーバ

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C言語のOpenSSLでSSLクライアント・サーバを教えて！

こういった悩みにお答えします．

本記事の信頼性

リアルタイムシステムの研究歴12年．
東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．

（AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
（スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．

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こういった悩みにお答えします．こういった私が解説していきます．私が大学の授業で初めてC言語を勉強した時は全然できませんでしたが，先生やTA，友人に相談しながら一生懸命C言語を勉強してできるようにな ...

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【C言語】OpenSSLでSSLクライアント・サーバ

C言語のOpenSSLでSSLクライアント・サーバを紹介します．

OpenSSLのライブラリ関数の一覧はこちらを参照して下さい．（関数名に大文字を利用するものが多いです．）

OpenSSLでSSLクライアント・サーバのコード

OpenSSLでSSLクライアント・サーバのコードは，以下の4ファイルになります．

common.h，common.c：クライアント・サーバの共通コード
openssl_client.c：クライアントのコード
openssl_server.c：サーバのコード

クライアントとサーバがポート番号65432でローカル通信するコードになります．

これらのコードとMakefileは，こちらからダウンロードできます．

ダウンロードしたら以下の手順で解凍してmakeでビルドして下さい．

$ unzip openssl_client_server.zip
$ cd openssl_client_server
$ make
gcc -o openssl_client openssl_client.c common.c -Wall -lcrypto -lssl
gcc -o openssl_server openssl_server.c common.c -Wall -lcrypto -lssl

$ unzip openssl_client_server.zip

$ cd openssl_client_server

$ make

gcc -o openssl_client openssl_client.c common.c -Wall -lcrypto -lssl

gcc -o openssl_server openssl_server.c common.c -Wall -lcrypto -lssl

参考までに，common.h，common.c，openssl_client.c，openssl_server.cは以下になります．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#ifndef __COMMON_H__
#define __COMMON_H__

#include <stdbool.h>

struct ssl_client {
  int fd;
  SSL *ssl;

  BIO *rbio;
  BIO *wbio;

  char *write_buf;
  size_t write_len;

  char *encrypt_buf;
  size_t encrypt_len;
};

enum ssl_mode {
  SSL_MODE_SERVER,
  SSL_MODE_CLIENT
};

enum ssl_status {
  SSL_STATUS_OK,
  SSL_STATUS_WANT_IO,
  SSL_STATUS_FAIL
};

extern SSL_CTX *ctx;
extern struct ssl_client client;

#define BUFSIZE 1024

static inline bool ssl_client_want_write(struct ssl_client *cp)
{
  return cp->write_len > 0;
}

void ssl_client_init(struct ssl_client *p, int fd, enum ssl_mode mode);
void ssl_client_cleanup(struct ssl_client *p);

void send_unencrypted_bytes(const char *buf, size_t len);
void queue_encrypted_bytes(const char *buf, size_t len);

enum ssl_status get_ssl_status(SSL *ssl, int n);
enum ssl_status do_ssl_handshake(void);

int on_read_cb(char *src, size_t len);
int do_encrypt(void);
void do_stdin_read(void);
int do_sock_read(void);
int do_sock_write(void);
void ssl_init(const char *certfile, const char *keyfile);

#endif

* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#ifndef __COMMON_H__

#define __COMMON_H__

#include <stdbool.h>

struct ssl_client {

int fd;

SSL *ssl;

BIO *rbio;

BIO *wbio;

char *write_buf;

size_t write_len;

char *encrypt_buf;

size_t encrypt_len;

};

enum ssl_mode {

SSL_MODE_SERVER,

SSL_MODE_CLIENT

};

enum ssl_status {

SSL_STATUS_OK,

SSL_STATUS_WANT_IO,

SSL_STATUS_FAIL

};

extern SSL_CTX *ctx;

extern struct ssl_client client;

#define BUFSIZE 1024

static inline bool ssl_client_want_write(struct ssl_client *cp)

{

return cp->write_len > 0;

}

void ssl_client_init(struct ssl_client *p, int fd, enum ssl_mode mode);

void ssl_client_cleanup(struct ssl_client *p);

void send_unencrypted_bytes(const char *buf, size_t len);

void queue_encrypted_bytes(const char *buf, size_t len);

enum ssl_status get_ssl_status(SSL *ssl, int n);

enum ssl_status do_ssl_handshake(void);

int on_read_cb(char *src, size_t len);

int do_encrypt(void);

void do_stdin_read(void);

int do_sock_read(void);

int do_sock_write(void);

void ssl_init(const char *certfile, const char *keyfile);

#endif

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

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

#include "common.h"

SSL_CTX *ctx;
struct ssl_client client;

void ssl_client_init(struct ssl_client *p, int fd, enum ssl_mode mode)
{
  memset(p, 0, sizeof(struct ssl_client));

  p->fd = fd;

  p->rbio = BIO_new(BIO_s_mem());
  p->wbio = BIO_new(BIO_s_mem());
  p->ssl = SSL_new(ctx);

  if (mode == SSL_MODE_SERVER) {
    SSL_set_accept_state(p->ssl);
  } else if (mode == SSL_MODE_CLIENT) {
    SSL_set_connect_state(p->ssl);
  } else {
    fprintf(stderr, "Error: unknown SSL_MODE: %d\n", mode);
    exit(1);
  }

  SSL_set_bio(p->ssl, p->rbio, p->wbio);
}

void ssl_client_cleanup(struct ssl_client *p)
{
  SSL_free(p->ssl);
  free(p->write_buf);
  free(p->encrypt_buf);
}


enum ssl_status get_ssl_status(SSL *ssl, int n)
{
  switch (SSL_get_error(ssl, n)) {
  case SSL_ERROR_NONE:
        return SSL_STATUS_OK;

  case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
  case SSL_ERROR_WANT_READ:
    return SSL_STATUS_WANT_IO;

  case SSL_ERROR_ZERO_RETURN:
  case SSL_ERROR_SYSCALL:
  default:
    return SSL_STATUS_FAIL;
  }
}

void send_unencrypted_bytes(const char *buf, size_t len)
{
  size_t size = client.encrypt_len + len;

  if (size > 0) {
    if ((client.encrypt_buf = realloc(client.encrypt_buf, size)) == NULL) {
      fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", size);
      exit(1);
    }

    memcpy(client.encrypt_buf + client.encrypt_len, buf, len);
    client.encrypt_len += len;
  } else {
    client.write_buf = NULL;
  }
}

void queue_encrypted_bytes(const char *buf, size_t len)
{
  size_t size = client.write_len + len;

  if (size > 0) {
    if ((client.write_buf = realloc(client.write_buf, size)) == NULL) {
      fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", size);
      exit(1);
    }

    memcpy(client.write_buf + client.write_len, buf, len);
    client.write_len += len;
  } else {
    client.write_buf = NULL;
  }
}

enum ssl_status do_ssl_handshake(void)
{
  char buf[BUFSIZE];
  enum ssl_status status;
  int n;

  n = SSL_do_handshake(client.ssl);
  status = get_ssl_status(client.ssl, n);

  if (status == SSL_STATUS_WANT_IO) {
    do {
      if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        queue_encrypted_bytes(buf, n);
      } else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {
        return SSL_STATUS_FAIL;
      }
    } while (n > 0);
  }

  return status;
}

int on_read_cb(char *src, size_t len)
{
  char buf[BUFSIZE];
  enum ssl_status status;
  int n;

  while (len > 0) {
    if ((n = BIO_write(client.rbio, src, len)) <= 0) {
      return -1;
    }

    src += n;
    len -= n;

    if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {
      if (do_ssl_handshake() == SSL_STATUS_FAIL) {
        return -1;
      }

      if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {
        return 0;
      }
    }

    do {
      if ((n = SSL_read(client.ssl, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        printf("%.*s", (int) n, buf);
      }
    } while (n > 0);

    if ((status = get_ssl_status(client.ssl, n)) == SSL_STATUS_WANT_IO) {
      do {
        if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {
          queue_encrypted_bytes(buf, n);
        } else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {
          return -1;
        }
      } while (n > 0);
    } else if (status == SSL_STATUS_FAIL) {
      return -1;
    }
  }

  return 0;
}

int do_encrypt(void)
{
  char buf[BUFSIZE];
  enum ssl_status status;
  int n;

  if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {
    return 0;
  }

  while (client.encrypt_len > 0) {
    n = SSL_write(client.ssl, client.encrypt_buf, client.encrypt_len);
    status = get_ssl_status(client.ssl, n);

    if (n > 0) {
      if ((size_t) n < client.encrypt_len) {
        memmove(client.encrypt_buf, client.encrypt_buf + n, client.encrypt_len - n);
      }

      client.encrypt_len -= n;

      if (client.encrypt_len > 0) {
        if ((client.encrypt_buf = realloc(client.encrypt_buf,
                                          client.encrypt_len)) == NULL) {
          fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n",
                  client.encrypt_len);
          exit(1);
        }
      }

      do {
        if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {
          queue_encrypted_bytes(buf, n);
        } else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {
          return -1;
        }
      } while (n > 0);
    }

    if (status == SSL_STATUS_FAIL) {
      return -1;
    }

    if (n == 0) {
      break;
    }
  }

  return 0;
}

void do_stdin_read(void)
{
  char buf[BUFSIZE];
  ssize_t n;

  if ((n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0) {
    send_unencrypted_bytes(buf, (size_t) n);
  }
}

int do_sock_read(void)
{
  char buf[BUFSIZE];
  ssize_t n;

  if ((n = read(client.fd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
    return on_read_cb(buf, (size_t) n);
  } else {
    return -1;
  }
}

int do_sock_write(void)
{
  ssize_t n;

  if ((n = write(client.fd, client.write_buf, client.write_len)) > 0) {
    if ((size_t) n < client.write_len) {
      memmove(client.write_buf, client.write_buf + n, client.write_len - n);
    }

    client.write_len -= n;

    if (client.write_len > 0) {
      if ((client.write_buf = realloc(client.write_buf, client.write_len)) == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", client.write_len);
        exit(1);
      }
    } else {
      client.write_buf = NULL;
    }

    return 0;
  } else {
    return -1;
  }
}

void ssl_init(const char *certfile, const char *keyfile)
{
  SSL_library_init();
  OpenSSL_add_all_algorithms();
  SSL_load_error_strings();
  ERR_load_crypto_strings();

  if ((ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_method())) == NULL) {
    perror("SSL_CTX_new");
    exit(1);
  }

  if (certfile && keyfile) {
    if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, certfile,  SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {
      fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_use_certificate_file()\n");
      ERR_print_errors_fp(stderr);
      exit(2);
    }

    if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, keyfile, SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {
      fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_use_PrivateKey_file()\n");
      ERR_print_errors_fp(stderr);
      exit(3);
    }

    if (SSL_CTX_check_private_key(ctx) != 1) {
      fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_check_private_key()\n");
      ERR_print_errors_fp(stderr);
      exit(4);
    }
  }

  SSL_CTX_set_options(ctx, SSL_OP_ALL | SSL_OP_NO_SSLv2 | SSL_OP_NO_SSLv3);
}

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* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <openssl/err.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include "common.h"

SSL_CTX *ctx;

struct ssl_client client;

void ssl_client_init(struct ssl_client *p, int fd, enum ssl_mode mode)

{

memset(p, 0, sizeof(struct ssl_client));

p->fd = fd;

p->rbio = BIO_new(BIO_s_mem());

p->wbio = BIO_new(BIO_s_mem());

p->ssl = SSL_new(ctx);

if (mode == SSL_MODE_SERVER) {

SSL_set_accept_state(p->ssl);

} else if (mode == SSL_MODE_CLIENT) {

SSL_set_connect_state(p->ssl);

} else {

fprintf(stderr, "Error: unknown SSL_MODE: %d\n", mode);

exit(1);

}

SSL_set_bio(p->ssl, p->rbio, p->wbio);

}

void ssl_client_cleanup(struct ssl_client *p)

{

SSL_free(p->ssl);

free(p->write_buf);

free(p->encrypt_buf);

}

enum ssl_status get_ssl_status(SSL *ssl, int n)

{

switch (SSL_get_error(ssl, n)) {

case SSL_ERROR_NONE:

return SSL_STATUS_OK;

case SSL_ERROR_WANT_WRITE:

case SSL_ERROR_WANT_READ:

return SSL_STATUS_WANT_IO;

case SSL_ERROR_ZERO_RETURN:

case SSL_ERROR_SYSCALL:

default:

return SSL_STATUS_FAIL;

}

void send_unencrypted_bytes(const char *buf, size_t len)

{

size_t size = client.encrypt_len + len;

if (size > 0) {

if ((client.encrypt_buf = realloc(client.encrypt_buf, size)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", size);

exit(1);

}

memcpy(client.encrypt_buf + client.encrypt_len, buf, len);

client.encrypt_len += len;

} else {

client.write_buf = NULL;

}

void queue_encrypted_bytes(const char *buf, size_t len)

{

size_t size = client.write_len + len;

if (size > 0) {

if ((client.write_buf = realloc(client.write_buf, size)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", size);

exit(1);

}

memcpy(client.write_buf + client.write_len, buf, len);

client.write_len += len;

} else {

client.write_buf = NULL;

}

enum ssl_status do_ssl_handshake(void)

{

char buf[BUFSIZE];

enum ssl_status status;

int n;

n = SSL_do_handshake(client.ssl);

status = get_ssl_status(client.ssl, n);

if (status == SSL_STATUS_WANT_IO) {

do {

if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {

queue_encrypted_bytes(buf, n);

} else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {

return SSL_STATUS_FAIL;

}

} while (n > 0);

}

return status;

}

int on_read_cb(char *src, size_t len)

{

char buf[BUFSIZE];

enum ssl_status status;

int n;

while (len > 0) {

if ((n = BIO_write(client.rbio, src, len)) <= 0) {

return -1;

}

src += n;

len -= n;

if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {

if (do_ssl_handshake() == SSL_STATUS_FAIL) {

return -1;

}

if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {

return 0;

}

do {

if ((n = SSL_read(client.ssl, buf, sizeof(buf))) > 0) {

printf("%.*s", (int) n, buf);

}

} while (n > 0);

if ((status = get_ssl_status(client.ssl, n)) == SSL_STATUS_WANT_IO) {

do {

if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {

queue_encrypted_bytes(buf, n);

} else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {

return -1;

}

} while (n > 0);

} else if (status == SSL_STATUS_FAIL) {

return -1;

}

return 0;

}

int do_encrypt(void)

{

char buf[BUFSIZE];

enum ssl_status status;

int n;

if (!SSL_is_init_finished(client.ssl)) {

return 0;

}

while (client.encrypt_len > 0) {

n = SSL_write(client.ssl, client.encrypt_buf, client.encrypt_len);

status = get_ssl_status(client.ssl, n);

if (n > 0) {

if ((size_t) n < client.encrypt_len) {

memmove(client.encrypt_buf, client.encrypt_buf + n, client.encrypt_len - n);

}

client.encrypt_len -= n;

if (client.encrypt_len > 0) {

if ((client.encrypt_buf = realloc(client.encrypt_buf,

client.encrypt_len)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n",

client.encrypt_len);

exit(1);

}

do {

if ((n = BIO_read(client.wbio, buf, sizeof(buf))) > 0) {

queue_encrypted_bytes(buf, n);

} else if (!BIO_should_retry(client.wbio)) {

return -1;

}

} while (n > 0);

}

if (status == SSL_STATUS_FAIL) {

return -1;

}

if (n == 0) {

break;

}

return 0;

}

void do_stdin_read(void)

{

char buf[BUFSIZE];

ssize_t n;

if ((n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0) {

send_unencrypted_bytes(buf, (size_t) n);

}

int do_sock_read(void)

{

char buf[BUFSIZE];

ssize_t n;

if ((n = read(client.fd, buf, sizeof(buf))) > 0) {

return on_read_cb(buf, (size_t) n);

} else {

return -1;

}

int do_sock_write(void)

{

ssize_t n;

if ((n = write(client.fd, client.write_buf, client.write_len)) > 0) {

if ((size_t) n < client.write_len) {

memmove(client.write_buf, client.write_buf + n, client.write_len - n);

}

client.write_len -= n;

if (client.write_len > 0) {

if ((client.write_buf = realloc(client.write_buf, client.write_len)) == NULL) {

fprintf(stderr, "Error: cannot allocate memory %zu bytes\n", client.write_len);

exit(1);

}

} else {

client.write_buf = NULL;

}

return 0;

} else {

return -1;

}

void ssl_init(const char *certfile, const char *keyfile)

{

SSL_library_init();

OpenSSL_add_all_algorithms();

SSL_load_error_strings();

ERR_load_crypto_strings();

if ((ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_method())) == NULL) {

perror("SSL_CTX_new");

exit(1);

}

if (certfile && keyfile) {

if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, certfile, SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {

fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_use_certificate_file()\n");

ERR_print_errors_fp(stderr);

exit(2);

}

if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, keyfile, SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {

fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_use_PrivateKey_file()\n");

ERR_print_errors_fp(stderr);

exit(3);

}

if (SSL_CTX_check_private_key(ctx) != 1) {

fprintf(stderr, "Error: SSL_CTX_check_private_key()\n");

ERR_print_errors_fp(stderr);

exit(4);

}

SSL_CTX_set_options(ctx, SSL_OP_ALL | SSL_OP_NO_SSLv2 | SSL_OP_NO_SSLv3);

}

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <poll.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include "common.h"

#define PORT 65432

int main(void)
{
  char *host = "127.0.0.1";
  int sockfd;
  struct sockaddr_in addr;
  struct pollfd fdset[2];
  int nready, revents;

  if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
    perror("socket");
    exit(1);
  }

  memset(&addr, 0, sizeof(addr));
  addr.sin_family = AF_INET;
  addr.sin_port = htons(PORT);

  if (inet_pton(AF_INET, host, &addr.sin_addr) <= 0) {
    perror("inet_pton");
    exit(2);
  }

  if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
    perror("connect");
    exit(3);
  }

  memset(&fdset, 0, sizeof(fdset));

  fdset[0].fd = STDIN_FILENO;
  fdset[0].events = POLLIN;

  ssl_init(NULL, NULL);
  ssl_client_init(&client, sockfd, SSL_MODE_CLIENT);

  fdset[1].fd = sockfd;
  fdset[1].events = POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL | POLLIN;
  fdset[1].events |= POLLRDHUP;


  do_ssl_handshake();

  while (true) {
    fdset[1].events &= ~POLLOUT;
    fdset[1].events |= ssl_client_want_write(&client) ? POLLOUT : 0;

    if ((nready = poll(&fdset[0], 2, -1)) == 0) {
      continue;
    }

    revents = fdset[1].revents;

    if (revents & POLLIN) {
      if (do_sock_read() == -1) {
        break;
      }
    }

    if (revents & POLLOUT) {
      if (do_sock_write() == -1) {
        break;
      }
    }

    if ((revents & (POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL)) || (revents & POLLRDHUP)) {
      break;
    }

    if (fdset[0].revents & POLLIN) {
      do_stdin_read();
    }

    if (client.encrypt_len > 0) {
      do_encrypt();
    }
  }

  if (close(fdset[1].fd) < 0) {
    perror("close");
    exit(4);
  }

  ssl_client_cleanup(&client);

  return 0;
}

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* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <stdbool.h>

#include <unistd.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <poll.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include "common.h"

#define PORT 65432

int main(void)

{

char *host = "127.0.0.1";

int sockfd;

struct sockaddr_in addr;

struct pollfd fdset[2];

int nready, revents;

if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {

perror("socket");

exit(1);

}

memset(&addr, 0, sizeof(addr));

addr.sin_family = AF_INET;

addr.sin_port = htons(PORT);

if (inet_pton(AF_INET, host, &addr.sin_addr) <= 0) {

perror("inet_pton");

exit(2);

}

if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {

perror("connect");

exit(3);

}

memset(&fdset, 0, sizeof(fdset));

fdset[0].fd = STDIN_FILENO;

fdset[0].events = POLLIN;

ssl_init(NULL, NULL);

ssl_client_init(&client, sockfd, SSL_MODE_CLIENT);

fdset[1].fd = sockfd;

fdset[1].events = POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL | POLLIN;

fdset[1].events |= POLLRDHUP;

do_ssl_handshake();

while (true) {

fdset[1].events &= ~POLLOUT;

fdset[1].events |= ssl_client_want_write(&client) ? POLLOUT : 0;

if ((nready = poll(&fdset[0], 2, -1)) == 0) {

continue;

}

revents = fdset[1].revents;

if (revents & POLLIN) {

if (do_sock_read() == -1) {

break;

}

if (revents & POLLOUT) {

if (do_sock_write() == -1) {

break;

}

if ((revents & (POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL)) || (revents & POLLRDHUP)) {

break;

}

if (fdset[0].revents & POLLIN) {

do_stdin_read();

}

if (client.encrypt_len > 0) {

do_encrypt();

}

if (close(fdset[1].fd) < 0) {

perror("close");

exit(4);

}

ssl_client_cleanup(&client);

return 0;

}

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <poll.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include "common.h"

#define PORT 65432
#define BACKLOG 1024

#define SERVER_CRT "server.crt"
#define SERVER_KEY "server.key"

int main(void)
{
  char str[INET_ADDRSTRLEN];
  int enable = 1;
  int servfd;
  int clientfd;
  struct sockaddr_in peeraddr;
  socklen_t peeraddr_len = sizeof(peeraddr);
  struct pollfd fdset[2];
  int nready, revents;
  struct sockaddr_in servaddr;

  if ((servfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
    perror("socket");
    exit(1);
  }

  if (setsockopt(servfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {
    perror("setsockopt");
    exit(2);
  }

  memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
  servaddr.sin_family = AF_INET;
  servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  servaddr.sin_port = htons(PORT);

  if (bind(servfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
    perror("bind");
    exit(3);
  }

  if (listen(servfd, BACKLOG) < 0) {
    perror("listen");
    exit(4);
  }

  memset(&fdset, 0, sizeof(fdset));

  fdset[0].fd = STDIN_FILENO;
  fdset[0].events = POLLIN;

  ssl_init(SERVER_CRT, SERVER_KEY);

  while (true) {
    printf("waiting for next connection on port %d\n", PORT);

    if ((clientfd = accept(servfd, (struct sockaddr *) &peeraddr,
                           &peeraddr_len)) < 0) {
      perror("accept");
      exit(5);
    }

    ssl_client_init(&client, clientfd, SSL_MODE_SERVER);

    inet_ntop(peeraddr.sin_family, &peeraddr.sin_addr, str, INET_ADDRSTRLEN);
    printf("new connection from %s:%d\n", str, ntohs(peeraddr.sin_port));

    fdset[1].fd = clientfd;

    fdset[1].events = POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL | POLLIN;
    fdset[1].events |= POLLRDHUP;

    while (true) {
      fdset[1].events &= ~POLLOUT;
      fdset[1].events |= (ssl_client_want_write(&client) ? POLLOUT : 0);

      if ((nready = poll(&fdset[0], 2, -1)) == 0) {
        continue;
      }

      revents = fdset[1].revents;

      if (revents & POLLIN) {
        if (do_sock_read() == -1) {
          break;
        }
      }

      if (revents & POLLOUT) {
        if (do_sock_write() == -1) {
          break;
        }
      }

      if ((revents & (POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL)) || (revents & POLLRDHUP)) {
        break;
      }

      if (fdset[0].revents & POLLIN) {
        do_stdin_read();
      }

      if (client.encrypt_len > 0) {
        do_encrypt();
      }
    }

    if (close(fdset[1].fd) < 0) {
      perror("close");
      exit(6);
    }

    ssl_client_cleanup(&client);
  }

  return 0;
}

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* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#define _GNU_SOURCE

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <stdbool.h>

#include <unistd.h>

#include <arpa/inet.h>

#include <poll.h>

#include <openssl/ssl.h>

#include "common.h"

#define PORT 65432

#define BACKLOG 1024

#define SERVER_CRT "server.crt"

#define SERVER_KEY "server.key"

int main(void)

{

char str[INET_ADDRSTRLEN];

int enable = 1;

int servfd;

int clientfd;

struct sockaddr_in peeraddr;

socklen_t peeraddr_len = sizeof(peeraddr);

struct pollfd fdset[2];

int nready, revents;

struct sockaddr_in servaddr;

if ((servfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {

perror("socket");

exit(1);

}

if (setsockopt(servfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {

perror("setsockopt");

exit(2);

}

memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

servaddr.sin_family = AF_INET;

servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

servaddr.sin_port = htons(PORT);

if (bind(servfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {

perror("bind");

exit(3);

}

if (listen(servfd, BACKLOG) < 0) {

perror("listen");

exit(4);

}

memset(&fdset, 0, sizeof(fdset));

fdset[0].fd = STDIN_FILENO;

fdset[0].events = POLLIN;

ssl_init(SERVER_CRT, SERVER_KEY);

while (true) {

printf("waiting for next connection on port %d\n", PORT);

if ((clientfd = accept(servfd, (struct sockaddr *) &peeraddr,

&peeraddr_len)) < 0) {

perror("accept");

exit(5);

}

ssl_client_init(&client, clientfd, SSL_MODE_SERVER);

inet_ntop(peeraddr.sin_family, &peeraddr.sin_addr, str, INET_ADDRSTRLEN);

printf("new connection from %s:%d\n", str, ntohs(peeraddr.sin_port));

fdset[1].fd = clientfd;

fdset[1].events = POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL | POLLIN;

fdset[1].events |= POLLRDHUP;

while (true) {

fdset[1].events &= ~POLLOUT;

fdset[1].events |= (ssl_client_want_write(&client) ? POLLOUT : 0);

if ((nready = poll(&fdset[0], 2, -1)) == 0) {

continue;

}

revents = fdset[1].revents;

if (revents & POLLIN) {

if (do_sock_read() == -1) {

break;

}

if (revents & POLLOUT) {

if (do_sock_write() == -1) {

break;

}

if ((revents & (POLLERR | POLLHUP | POLLNVAL)) || (revents & POLLRDHUP)) {

break;

}

if (fdset[0].revents & POLLIN) {

do_stdin_read();

}

if (client.encrypt_len > 0) {

do_encrypt();

}

if (close(fdset[1].fd) < 0) {

perror("close");

exit(6);

}

ssl_client_cleanup(&client);

}

return 0;

}

SSLのサーバ鍵と証明書の作成とクライアント・サーバの実行

クライアント・サーバの実行前の準備として，SSLのサーバ鍵と証明書の作成を行います．

makeでビルド済みの状態から解説していきます．

試しにサーバを実行してみると，以下のようにSSL_CTX_use_cetificate_file関数の呼び出しでエラーになります．

SSLのサーバ鍵と証明書がないからですね．

$ ./openssl_server 
Error: SSL_CTX_use_certificate_file()
80EB1F40617F0000:error:80000002:system library:file_ctrl:No such file or directory:../crypto/bio/bss_file.c:297:calling fopen(server.crt, r)
80EB1F40617F0000:error:10080002:BIO routines:file_ctrl:system lib:../crypto/bio/bss_file.c:300:
80EB1F40617F0000:error:0A080002:SSL routines:SSL_CTX_use_certificate_file:system lib:../ssl/ssl_rsa.c:291:

$ ./openssl_server

Error: SSL_CTX_use_certificate_file()

80EB1F40617F0000:error:80000002:system library:file_ctrl:No such file or directory:../crypto/bio/bss_file.c:297:calling fopen(server.crt, r)

80EB1F40617F0000:error:10080002:BIO routines:file_ctrl:system lib:../crypto/bio/bss_file.c:300:

80EB1F40617F0000:error:0A080002:SSL routines:SSL_CTX_use_certificate_file:system lib:../ssl/ssl_rsa.c:291:

「make gen」と入力してSSLのサーバ鍵と証明書を作成します．

入力を求められますが，デフォルトで構いませんので，エンターキーを連打します．

$ make gen
openssl genrsa -des3 -passout pass:hoge -out server.pass.key 2048
openssl rsa -passin pass:hoge -in server.pass.key -out server.key
writing RSA key
rm -f server.pass.key
openssl req -new -key server.key -out server.csr
You are about to be asked to enter information that will be incorporated
into your certificate request.
What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.
There are quite a few fields but you can leave some blank
For some fields there will be a default value,
If you enter '.', the field will be left blank.
-----
Country Name (2 letter code) [AU]:
State or Province Name (full name) [Some-State]:
Locality Name (eg, city) []:
Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:
Organizational Unit Name (eg, section) []:
Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:
Email Address []:

Please enter the following 'extra' attributes
to be sent with your certificate request
A challenge password []:
An optional company name []:
openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
Certificate request self-signature ok
subject=C = AU, ST = Some-State, O = Internet Widgits Pty Ltd

$ make gen

openssl genrsa -des3 -passout pass:hoge -out server.pass.key 2048

openssl rsa -passin pass:hoge -in server.pass.key -out server.key

writing RSA key

rm -f server.pass.key

openssl req -new -key server.key -out server.csr

You are about to be asked to enter information that will be incorporated

into your certificate request.

What you are about to enter is what is called a Distinguished Name or a DN.

There are quite a few fields but you can leave some blank

For some fields there will be a default value,

If you enter '.', the field will be left blank.

-----

Country Name (2 letter code) [AU]:

State or Province Name (full name) [Some-State]:

Locality Name (eg, city) []:

Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:

Organizational Unit Name (eg, section) []:

Common Name (e.g. server FQDN or YOUR name) []:

Email Address []:

Please enter the following 'extra' attributes

to be sent with your certificate request

A challenge password []:

An optional company name []:

openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt

Certificate request self-signature ok

subject=C = AU, ST = Some-State, O = Internet Widgits Pty Ltd

lsコマンドを入力するとserver.crt，server.csr，server.keyが作成されていることがわかります．

$ ls
Makefile  common.h         openssl_client.c  openssl_server.c  server.csr
common.c  openssl_client*  openssl_server*   server.crt        server.key

$ ls

Makefile common.h openssl_client.c openssl_server.c server.csr

common.c openssl_client* openssl_server* server.crt server.key

準備ができたので，クライアント・サーバを実行します．

まずはサーバの起動します．

ポート番号65432でコネクション待ちになっていることがわかります．

$ ./openssl_server 
waiting for next connection on port 65432

1 2	$ ./openssl_server waiting for next connection on port 65432

次に違う端末でクライアントを起動します．

何も表示されませんが，入力待ちになっていることがわかります．

$ ./openssl_client

1	$ ./openssl_client

サーバの端末を見てみると，「new connection from 127.0.0.1:35238」の表示が追加されています．（ポート番号は実行毎に変動します．）

$ ./openssl_server 
waiting for next connection on port 65432
new connection from 127.0.0.1:35238

$ ./openssl_server

waiting for next connection on port 65432

new connection from 127.0.0.1:35238

そうしたらクライアント・サーバのどちらかで文字を入力してエンターキーを押すと，それぞれサーバ・クライアントにデータが送れることを確認しましょう！

まとめ

C言語のOpenSSLでSSLクライアント・サーバを紹介しました．

OpenSSLでSSL通信をしたいあなたは，参考にして下さい．

C言語を独学で習得することは難しいです．

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こういった悩みにお答えします．こういった私が解説していきます．私が大学の授業で初めてC言語を勉強した時は全然できませんでしたが，先生やTA，友人に相談しながら一生懸命C言語を勉強してできるようにな ...

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