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SSL_read 我认为不能直接代替原始 socket 函数[强烈推荐]
clq
浏览(241) - 2018-02-10 12:40:32 发表 编辑

关键字: openssl

[2018-02-10 12:41:01 最后更新]
SSL_read 我认为不能直接代替原始 socket 函数[强烈推荐]

我写 ssl 的时候就有这个疑问,这个疑问主要是基于两个事实:ssl 是基于加密的,而加密函数象 des 是按数据块加密的,并不是字节流;tcp 是基于流的。那假如只收到了一个字节,ssl 要如何处理呢?
要等待,还是要当做出错处理呢?(目前我倾向于超时后就当它是出错好了)以下两篇文章说到了它的复杂性。
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https://zhidao.baidu.com/question/1367456466963343859.html
http://bbs.chinaunix.net/thread-4157785-1-1.html
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ssl的消息读写以及和tcp语义的异同
平泽忧丶173 | 浏览 1176 次 |举报
我有更好的答案
推荐于2016-12-01 20:11:48
最佳答案

SSL实现必须读取整条记录,哪怕select返回了一个字节可读,那么ssl也要读取整个记录,这种基于纪录的读写方式就是为了正确的加密个解密。因此如果用select模型的话可能会出现一些莫名其妙的问题,事实上也正是ssl消息需要加密解密从而需要整个消息整个消息读写才使得ssl协议的行为和tcp的有了少有的不一致。
     tcp的特点是流式传输,流式的特点就是没有消息边界,一个连接就是一个流,需要应用程序自己去划分自己的数据,举个例子就是一端写入x字节,对端可能读出y字节,具体多少要看网络状况和窗口情况,tcp在这一点上是相当复杂的,应用程序的发送只是简单的将数据放入tcp的发送缓冲区,而接收只是简单的从接收缓冲区中取回数据,反观udp就不是这样子,udp是基于数据报的,就是说不能分段,一端写入多少另一端就读出多少,当然也可能永远收不到,也可能乱序等等。现在看看ssl,它看起来好像是结合了tcp和udp的特点,它是有连接的,必须可靠传输并且按照顺序收发,但是却不是流式的,每次调用SSL_read必须读入一个ssl纪录,一个ssl纪录有一个固定大小的头部(5字节),该头部指示了消息类型,ssl版本号以及消息长度,首先需要读出一个ssl消息头部,接下来就要在该头部的消息长度字段的指导下进行消息体的读取,而且必须读取完整个完整消息之后才能返回成功,否则均返回失败,并且什么都不做,ssl读操作中,带有头的消息是read的最小单位。ssl3_read_bytes是openssl中SSL_read最终要调用的函数,它内部调用了ssl3_get_record:
static int ssl3_get_record(SSL *s)
{
...
    rr= &(s->s3->rrec);
    sess=s->session;
...

again:
    if ((s->rstate != SSL_ST_READ_BODY) ||
    (s->packet_length < SSL3_RT_HEADER_LENGTH)) {
        n=ssl3_read_n(s, SSL3_RT_HEADER_LENGTH, s->s3->rbuf.len, 0);
        if (n <= 0) return(n);
        s->rstate=SSL_ST_READ_BODY;
        p=s->packet;
        rr->type= *(p++);   //得到消息头中的消息类型
        ssl_major= *(p++);  //得到消息头中的主版本号
        ssl_minor= *(p++);  //得到消息头中的次版本号
        version=(ssl_major<<8)|ssl_minor; //组合成版本号
        n2s(p,rr->length);  //得到消息的长度
...
    }
    if (rr->length > s->packet_length-SSL3_RT_HEADER_LENGTH) {
        i=rr->length;
        n=ssl3_read_n(s,i,i,1); //按照消息长度读取消息
        if (n <= 0) return(n);
    }
    s->rstate=SSL_ST_READ_HEADER;
...
   
}
在ssl3_read_n的主要逻辑很简单:
while (newb < n) {
    clear_sys_error();
    s->rwstate=SSL_READING;
    i=BIO_read(s->rbio, &(s->s3->rbuf.buf[off+newb]), max-newb);
    if (i <= 0) {    //只要没有读到数据,那么就返回
        s->s3->rbuf.left = newb;
        return(i);
    }
    newb+=i;
}
int ssl3_pending(const SSL *s)
{
    if (s->rstate == SSL_ST_READ_BODY)
        return 0;
    return (s->s3->rrec.type == SSL3_RT_APPLICATION_DATA) ? s->s3->rrec.length : 0;
}
通过SSL_pending可以判断是否有消息数据还在缓冲区或者还没有到缓冲区,它实际上返回的就是消息的长度,因此如果使用select调用的话,很有可能select检测到的可读情况仅仅只有tcp送来的很少的数据量,远远不够ssl需要的数据量,那么只要SSL_pending返回非0,那么就需要循环调用SSL_read继续读取,否则你会认为这是一个莫名其妙的错误,明明select返回了,为何SSL_read却读不到数据,注意,在ssl读缓冲区被完全的消息填满前,SSL_read是不会返回任何数据的。同样的,SSL_write也是一样的道理,总之在openssl的实现中,一个ssl拥有一个SSL3_BUFFER类型的结构体(v3):
typedef struct ssl3_buffer_st {
    unsigned char *buf;     /* at least SSL3_RT_MAX_PACKET_SIZE bytes,
    size_t len;             /* buffer size */
    int offset;             /* where to 'copy from' */
    int left;               /* how many bytes left */
} SSL3_BUFFER;
可以看到在ssl_st结构体中有ssl3_state_st类型的字段,ssl3_state_st中有SSL3_BUFFER类型的rbuf和wbuf,它们并不是链表,而是只有一个缓冲区,并且在ssl_write中并没有看到有线程保护的措施,因此每一个ssl连接存在且仅存在一对SSL3_BUFFER,也就是说每次只能由一个线程操作一个读缓冲或者一个写缓冲,这就迎合了openssl文档中的一个FAQ:Is OpenSSL thread-safe? Yes (with limitations: an SSL connection may not concurrently be used by multiple threads).这就是不能在多个线程操作同一个ssl指针的原因,当初这个问题可害得我加了好几个周末的班啊。特别要注意的是,如果用select模型来写基于ssl的程序,一定要弄清楚ssl和tcp语义的不同,也正是这种不同点使得将传统套接字程序移植成ssl套接字程序并不是我一年前认为的那么简单。

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nicelife2014 | 网络工程师

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发表于 2014-10-20 09:27 |只看该作者 |倒序浏览
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小弟最近看openssl,从网上最简单的例子开始,发现网上的例子入门可以,没什么实用价值,就像自己封装ssl_Accept,ss_Connect,ssl_Read之类的,前两个还好,但是ssl_read用上非阻塞IO就不顶用了。望前辈指教一下!
int ssl_readn(SSL* ssl, void* buf, int n)
{
        int nleft;
        int nread;
        char *ptr;
      
        ptr=buf;
        nleft=n;
      
        while(nleft>0&&SSL_pending(ssl))
        {
                nread=SSL_read(ssl, ptr,nleft);
                switch(SSL_get_error(ssl,nread))
                {
                        case SSL_ERROR_NONE://ret >0 read all
                                printf("SSL_ERROR_NONE\n");
                                break;
                        case SSL_ERROR_ZERO_RETURN://close
                                printf("SSL_ERROR_ZERO_RETURN\n");
                                nread=0;//ret 0
                                goto end;
                        case SSL_ERROR_WANT_READ://try again
                                printf("SSL_ERROR_WANT_READ\n");
                                break;
                        case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
                                printf("SSL_ERROR_WANT_WRITE\n");//try again
                                break;
                        default:
                                err_exit("SSL read problem");
              
                }//end switch
end:
                nleft=nleft-nread;
                ptr=ptr+nread;
        }//end-while

        return (n-nleft);
}
SSL_pending(ssl)返回可读的ssl数据字节数。所以我认为没有数据可读就返回0。



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