摘要：对于服务端来说，缓存默认是不能使用的，可以通过调用函数来进行设置生效。在回调函数中，首先申请一个大数数据结构，然后将其设定为，该值表示公钥指数，然后利用函数生成秘钥。此时需要调用函数将新的连接与绑定。
前言
上一篇文章我们讲了 OpenSSL 的原理，接下来，我们来说说如何利用 openssl 第三方库进行开发，来为 tcp 层进行 SSL 隧道加密
OpenSSL 初始化在 swoole 中，如果想要进行 ssl 加密，只需要如下设置即可：
$serv = new swoole_server("0.0.0.0", 443, SWOOLE_PROCESS, SWOOLE_SOCK_TCP | SWOOLE_SSL);
$key_dir = dirname(dirname(__DIR__))."/tests/ssl";
$serv->set(array(
"worker_num" => 4,
"ssl_cert_file" => $key_dir."/ssl.crt",
"ssl_key_file" => $key_dir."/ssl.key",
));
_construct 构造函数
我们先看看在构造函数中 SWOOLE_SSL 起了什么作用：
REGISTER_LONG_CONSTANT("SWOOLE_SSL", SW_SOCK_SSL, CONST_CS | CONST_PERSISTENT);
PHP_METHOD(swoole_server, __construct)
{
char *serv_host;
long serv_port = 0;
long sock_type = SW_SOCK_TCP;
long serv_mode = SW_MODE_PROCESS;
...
if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "s|lll", &serv_host, &host_len, &serv_port, &serv_mode, &sock_type) == FAILURE)
{
swoole_php_fatal_error(E_ERROR, "invalid swoole_server parameters.");
return;
}
...
swListenPort *port = swServer_add_port(serv, sock_type, serv_host, serv_port);
....
}
#define SW_SSL_CIPHER_LIST "EECDH+AESGCM:EDH+AESGCM:AES256+EECDH:AES256+EDH"
#define SW_SSL_ECDH_CURVE "secp384r1"
swListenPort* swServer_add_port(swServer *serv, int type, char *host, int port)
{
...
swListenPort *ls = SwooleG.memory_pool->alloc(SwooleG.memory_pool, sizeof(swListenPort));
...
if (type & SW_SOCK_SSL)
{
type = type & (~SW_SOCK_SSL);
if (swSocket_is_stream(type))
{
ls->type = type;
ls->ssl = 1;
// #ifdef SW_USE_OPENSSL
ls->ssl_config.prefer_server_ciphers = 1;
ls->ssl_config.session_tickets = 0;
ls->ssl_config.stapling = 1;
ls->ssl_config.stapling_verify = 1;
ls->ssl_config.ciphers = sw_strdup(SW_SSL_CIPHER_LIST);
ls->ssl_config.ecdh_curve = sw_strdup(SW_SSL_ECDH_CURVE);
#endif
}
}
...
}
我们可以看到，初始化过程中，会将常量 SWOOLE_SSL 转化为 SW_SOCK_SSL。然后调用 swServer_add_port 函数，在该函数中会设定很多用于 SSL 的参数。
prefer_server_ciphers 加密套件偏向于服务端而不是客户端，也就是说会从服务端的加密套件从头到尾依次查找最合适的，而不是从客户端提供的列表寻找。
session_tickets 初始化，由于 SSL 握手的非对称运算无论是 RSA 还是 ECDHE，都会消耗性能，故为了提高性能，对于之前已经进行过握手的 SSL 连接，尽可能减少握手 round time trip 以及运算。 SSL 提供 2 中不同的会话复用机制:
(1) session id 会话复用。对于已经建立的 SSL 会话，使用 session id 为 key（session id 来自第一次请求的 server hello 中的 session id 字段），主密钥为 value 组成一对键值，保存在本地，服务器和客户端都保存一份。
当第二次握手时，客户端若想使用会话复用，则发起的 client hello 中 session id 会置上对应的值，服务器收到这个 client hello，解析 session id，查找本地是否有该 session id，如果有，判断当前的加密套件和上个会话的加密套件是否一致，一致则允许使用会话复用，于是自己的 server hello 中 session id 也置上和 client hello 中一样的值。然后计算对称秘钥，解析后续的操作。
如果服务器未查到客户端的 session id 指定的会话（可能是会话已经老化），则会重新握手，session id 要么重新计算（和 client hello 中 session id 不一样），要么置成 0，这两个方式都会告诉客户端这次会话不进行会话复用。
(2) session ticket 会话复用
Session id会话复用有2个缺点，其一就是服务器会大量堆积会话，特别是在实际使用时，会话老化时间配置为数小时，这种情况对服务器内存占用非常高。
其次，如果服务器是集群模式搭建，那么客户端和A各自保存的会话，在合B尝试会话复用时会失败（当然，你想用redis搭个集群存session id也行，就是太麻烦）。
Session ticket的工作流程如下：
1：客户端发起client hello，拓展中带上空的session ticket TLS，表明自己支持session ticket。
2：服务器在握手过程中，如果支持session ticket，则发送New session ticket类型的握手报文，其中包含了能够恢复包括主密钥在内的会话信息，当然，最简单的就是只发送master key。为了让中间人不可见，这个session ticket部分会进行编码、加密等操作。
3：客户端收到这个session ticket，就把当前的master key和这个ticket组成一对键值保存起来。服务器无需保存任何会话信息，客户端也无需知道session ticket具体表示什么。
4：当客户端尝试会话复用时，会在client hello的拓展中加上session ticket，然后服务器收到session ticket，回去进行解密、解码能相关操作，来恢复会话信息。如果能够恢复会话信息，那么久提取会话信息的主密钥进行后续的操作。
stapling 与 stapling_verify:
OCSP（Online Certificate Status Protocol，在线证书状态协议）是用来检验证书合法性的在线查询服务，一般由证书所属 CA 提供。假如服务端的私钥被泄漏，对应的证书就会被加入黑名单，为了验证服务端的证书是否在黑名单中，某些客户端会在 TLS 握手阶段进一步协商时，实时查询 OCSP 接口，并在获得结果前阻塞后续流程。OCSP 查询本质是一次完整的 HTTP 请求 - 响应，这中间 DNS 查询、建立 TCP、服务端处理等环节都可能耗费很长时间，导致最终建立 TLS 连接时间变得更长。
而 OCSP Stapling（OCSP 封套），是指服务端主动获取 OCSP 查询结果并随着证书一起发送给客户端，从而让客户端跳过自己去验证的过程，提高 TLS 握手效率。
ciphers 秘钥套件：默认的加密套件是 "EECDH+AESGCM:EDH+AESGCM:AES256+EECDH:AES256+EDH"，关于加密套件我们在上一章已经讲解完毕
ecdh_curve: 是 ECDH 算法所需要的椭圆加密参数。
到这里，SSL 的初始化已经完成。
Set 设置 SSL 参数PHP_METHOD(swoole_server, set)
{
zval *zset = NULL;
...
if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS() TSRMLS_CC, "z", &zset) == FAILURE)
{
return;
}
...
sw_zend_call_method_with_1_params(&port_object, swoole_server_port_class_entry_ptr, NULL, "set", &retval, zset);
}
static PHP_METHOD(swoole_server_port, set)
{
...
if (port->ssl)
{
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_cert_file", v))
{
convert_to_string(v);
if (access(Z_STRVAL_P(v), R_OK) < 0)
{
swoole_php_fatal_error(E_ERROR, "ssl cert file[%s] not found.", Z_STRVAL_P(v));
return;
}
if (port->ssl_option.cert_file)
{
sw_free(port->ssl_option.cert_file);
}
port->ssl_option.cert_file = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
port->open_ssl_encrypt = 1;
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_key_file", v))
{
convert_to_string(v);
if (access(Z_STRVAL_P(v), R_OK) < 0)
{
swoole_php_fatal_error(E_ERROR, "ssl key file[%s] not found.", Z_STRVAL_P(v));
return;
}
if (port->ssl_option.key_file)
{
sw_free(port->ssl_option.key_file);
}
port->ssl_option.key_file = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_method", v))
{
convert_to_long(v);
port->ssl_option.method = (int) Z_LVAL_P(v);
}
//verify client cert
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_client_cert_file", v))
{
convert_to_string(v);
if (access(Z_STRVAL_P(v), R_OK) < 0)
{
swoole_php_fatal_error(E_ERROR, "ssl cert file[%s] not found.", port->ssl_option.cert_file);
return;
}
if (port->ssl_option.client_cert_file)
{
sw_free(port->ssl_option.client_cert_file);
}
port->ssl_option.client_cert_file = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_verify_depth", v))
{
convert_to_long(v);
port->ssl_option.verify_depth = (int) Z_LVAL_P(v);
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_prefer_server_ciphers", v))
{
convert_to_boolean(v);
port->ssl_config.prefer_server_ciphers = Z_BVAL_P(v);
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_ciphers", v))
{
convert_to_string(v);
if (port->ssl_config.ciphers)
{
sw_free(port->ssl_config.ciphers);
}
port->ssl_config.ciphers = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_ecdh_curve", v))
{
convert_to_string(v);
if (port->ssl_config.ecdh_curve)
{
sw_free(port->ssl_config.ecdh_curve);
}
port->ssl_config.ecdh_curve = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
}
if (php_swoole_array_get_value(vht, "ssl_dhparam", v))
{
convert_to_string(v);
if (port->ssl_config.dhparam)
{
sw_free(port->ssl_config.dhparam);
}
port->ssl_config.dhparam = sw_strdup(Z_STRVAL_P(v));
}
if (swPort_enable_ssl_encrypt(port) < 0)
{
swoole_php_fatal_error(E_ERROR, "swPort_enable_ssl_encrypt() failed.");
RETURN_FALSE;
}
}
...
}
这些 SSL 参数都是可以自定义设置的，上面代码最关键的是 swPort_enable_ssl_encrypt 函数，该函数调用了 openssl 第三方库进行 ssl 上下文的初始化：
int swPort_enable_ssl_encrypt(swListenPort *ls)
{
if (ls->ssl_option.cert_file == NULL || ls->ssl_option.key_file == NULL)
{
swWarn("SSL error, require ssl_cert_file and ssl_key_file.");
return SW_ERR;
}
ls->ssl_context = swSSL_get_context(&ls->ssl_option);
if (ls->ssl_context == NULL)
{
swWarn("swSSL_get_context() error.");
return SW_ERR;
}
if (ls->ssl_option.client_cert_file
&& swSSL_set_client_certificate(ls->ssl_context, ls->ssl_option.client_cert_file,
ls->ssl_option.verify_depth) == SW_ERR)
{
swWarn("swSSL_set_client_certificate() error.");
return SW_ERR;
}
if (ls->open_http_protocol)
{
ls->ssl_config.http = 1;
}
if (ls->open_http2_protocol)
{
ls->ssl_config.http_v2 = 1;
swSSL_server_http_advise(ls->ssl_context, &ls->ssl_config);
}
if (swSSL_server_set_cipher(ls->ssl_context, &ls->ssl_config) < 0)
{
swWarn("swSSL_server_set_cipher() error.");
return SW_ERR;
}
return SW_OK;
}
swSSL_get_context
可以看到，上面最关键的函数就是 swSSL_get_context 函数，该函数初始化 SSL 并构建上下文环境的步骤为：
当 OpenSSL 版本大于 1.1.0 后，SSL 简化了初始化过程，只需要调用 OPENSSL_init_ssl 函数即可，在此之前必须手动调用 SSL_library_init(openssl 初始化)、SSL_load_error_strings（加载错误常量）、OpenSSL_add_all_algorithms （加载算法）
利用 swSSL_get_method 函数选择不同版本的 SSL_METHOD。
利用 SSL_CTX_new 函数创建上下文
为服务器配置参数，关于这些参数可以参考官方文档：List of SSL OP Flags，其中很多配置对于最新版本来说，没有任何影响，仅仅作为兼容旧版本而保留。
SSL 的 KEY 文件一般都是由对称加密算法所加密，这时候就需要调用 SSL_CTX_set_default_passwd_cb 与 SSL_CTX_set_default_passwd_cb_userdata，否则在启动 swoole 的时候，就需要手动在命令行中输入该密码。
接着就需要将私钥文件和证书文件的路径传入 SSL，相应的函数是 SSL_CTX_use_certificate_file 、 SSL_CTX_use_certificate_chain_file 与 SSL_CTX_use_PrivateKey_file，然后利用 SSL_CTX_check_private_key 来验证私钥。
void swSSL_init(void)
{
if (openssl_init)
{
return;
}
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10100003L && !defined(LIBRESSL_VERSION_NUMBER)
OPENSSL_init_ssl(OPENSSL_INIT_LOAD_CONFIG, NULL);
#else
OPENSSL_config(NULL);
SSL_library_init();
SSL_load_error_strings();
OpenSSL_add_all_algorithms();
#endif
openssl_init = 1;
}
SSL_CTX* swSSL_get_context(swSSL_option *option)
{
if (!openssl_init)
{
swSSL_init();
}
SSL_CTX *ssl_context = SSL_CTX_new(swSSL_get_method(option->method));
if (ssl_context == NULL)
{
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_SSLREF2_REUSE_CERT_TYPE_BUG);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_MICROSOFT_BIG_SSLV3_BUFFER);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_MSIE_SSLV2_RSA_PADDING);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_SSLEAY_080_CLIENT_DH_BUG);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_TLS_D5_BUG);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS);
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_SINGLE_DH_USE);
if (option->passphrase)
{
SSL_CTX_set_default_passwd_cb_userdata(ssl_context, option);
SSL_CTX_set_default_passwd_cb(ssl_context, swSSL_passwd_callback);
}
if (option->cert_file)
{
/*
* set the local certificate from CertFile
*/
if (SSL_CTX_use_certificate_file(ssl_context, option->cert_file, SSL_FILETYPE_PEM) <= 0)
{
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
/*
* if the crt file have many certificate entry ,means certificate chain
* we need call this function
*/
if (SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ssl_context, option->cert_file) <= 0)
{
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
/*
* set the private key from KeyFile (may be the same as CertFile)
*/
if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ssl_context, option->key_file, SSL_FILETYPE_PEM) <= 0)
{
ERR_print_errors_fp(stderr);
return NULL;
}
/*
* verify private key
*/
if (!SSL_CTX_check_private_key(ssl_context))
{
swWarn("Private key does not match the public certificate");
return NULL;
}
}
return ssl_context;
}
static int swSSL_passwd_callback(char *buf, int num, int verify, void *data)
{
swSSL_option *option = (swSSL_option *) data;
if (option->passphrase)
{
size_t len = strlen(option->passphrase);
if (len < num - 1)
{
memcpy(buf, option->passphrase, len + 1);
return (int) len;
}
}
return 0;
}
swSSL_get_method
我们来看看如何利用不同版本的 OpenSSL 选取不同的 SSL_METHOD。swoole 默认使用 SW_SSLv23_METHOD，该方法支持 SSLv2 与 SSLv3:
static const SSL_METHOD *swSSL_get_method(int method)
{
switch (method)
{
#ifndef OPENSSL_NO_SSL3_METHOD
case SW_SSLv3_METHOD:
return SSLv3_method();
case SW_SSLv3_SERVER_METHOD:
return SSLv3_server_method();
case SW_SSLv3_CLIENT_METHOD:
return SSLv3_client_method();
#endif
case SW_SSLv23_SERVER_METHOD:
return SSLv23_server_method();
case SW_SSLv23_CLIENT_METHOD:
return SSLv23_client_method();
/**
* openssl 1.1.0
*/
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x10100000L
case SW_TLSv1_METHOD:
return TLSv1_method();
case SW_TLSv1_SERVER_METHOD:
return TLSv1_server_method();
case SW_TLSv1_CLIENT_METHOD:
return TLSv1_client_method();
#ifdef TLS1_1_VERSION
case SW_TLSv1_1_METHOD:
return TLSv1_1_method();
case SW_TLSv1_1_SERVER_METHOD:
return TLSv1_1_server_method();
case SW_TLSv1_1_CLIENT_METHOD:
return TLSv1_1_client_method();
#endif
#ifdef TLS1_2_VERSION
case SW_TLSv1_2_METHOD:
return TLSv1_2_method();
case SW_TLSv1_2_SERVER_METHOD:
return TLSv1_2_server_method();
case SW_TLSv1_2_CLIENT_METHOD:
return TLSv1_2_client_method();
#endif
case SW_DTLSv1_METHOD:
return DTLSv1_method();
case SW_DTLSv1_SERVER_METHOD:
return DTLSv1_server_method();
case SW_DTLSv1_CLIENT_METHOD:
return DTLSv1_client_method();
#endif
case SW_SSLv23_METHOD:
default:
return SSLv23_method();
}
return SSLv23_method();
}
双向验证
swSSL_get_context 函数之后，如果使用了双向验证，那么还需要
利用 SSL_CTX_set_verify 函数与 SSL_VERIFY_PEER 参数要求客户端发送证书来进行双向验证
SSL_CTX_set_verify_depth 函数用于设置证书链的个数，证书链不能多于该参数
SSL_CTX_load_verify_locations 用于加载可信任的 CA 证书，注意这个并不是客户端用于验证的证书，而是用来设定服务端 可信任 的 CA 机构
SSL_load_client_CA_file、SSL_CTX_set_client_CA_list 用于设置服务端可信任的 CA 证书的列表，在握手过程中将会发送给客户端。：
int swSSL_set_client_certificate(SSL_CTX *ctx, char *cert_file, int depth)
{
STACK_OF(X509_NAME) *list;
SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_PEER, swSSL_verify_callback);
SSL_CTX_set_verify_depth(ctx, depth);
if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, cert_file, NULL) == 0)
{
swWarn("SSL_CTX_load_verify_locations("%s") failed.", cert_file);
return SW_ERR;
}
ERR_clear_error();
list = SSL_load_client_CA_file(cert_file);
if (list == NULL)
{
swWarn("SSL_load_client_CA_file("%s") failed.", cert_file);
return SW_ERR;
}
ERR_clear_error();
SSL_CTX_set_client_CA_list(ctx, list);
return SW_OK;
}
NPN/ALPN 协议支持
如果使用了 http2 协议，还要调用 swSSL_server_http_advise 函数:
NPN 与 ALPN 都是为了支持 HTTP/2 而开发的 TLS 扩展，1.0.2 版本之后才开始支持 ALPN。当客户端进行 SSL 握手的时候，客户端和服务端之间会利用 NPN 协议或者 ALPN 来协商接下来到底使用 http/1.1 还是 http/2
两者的区别：
NPN 是服务端发送所支持的 HTTP 协议列表，由客户端选择；而 ALPN 是客户端发送所支持的 HTTP 协议列表，由服务端选择；
NPN 的协商结果是在 Change Cipher Spec 之后加密发送给服务端；而 ALPN 的协商结果是通过 Server Hello 明文发给客户端；
如果 openssl 仅仅支持 NPN 的时候，调用 SSL_CTX_set_next_protos_advertised_cb，否则调用 SSL_CTX_set_alpn_select_cb
SSL_CTX_set_next_protos_advertised_cb 函数中注册了 swSSL_npn_advertised 函数，该函数返回了 SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE SW_SSL_NPN_ADVERTISE
SSL_CTX_set_alpn_select_cb 函数中注册了 swSSL_alpn_advertised 函数，该函数会继续调用 SSL_select_next_proto 来和客户端进行协商。
void swSSL_server_http_advise(SSL_CTX* ssl_context, swSSL_config *cfg)
{
#ifdef TLSEXT_TYPE_application_layer_protocol_negotiation
SSL_CTX_set_alpn_select_cb(ssl_context, swSSL_alpn_advertised, cfg);
#endif
#ifdef TLSEXT_TYPE_next_proto_neg
SSL_CTX_set_next_protos_advertised_cb(ssl_context, swSSL_npn_advertised, cfg);
#endif
if (cfg->http)
{
SSL_CTX_set_session_id_context(ssl_context, (const unsigned char *) "HTTP", strlen("HTTP"));
SSL_CTX_set_session_cache_mode(ssl_context, SSL_SESS_CACHE_SERVER);
SSL_CTX_sess_set_cache_size(ssl_context, 1);
}
}
#define SW_SSL_NPN_ADVERTISE "x08http/1.1"
#define SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE "x02h2"
#ifdef TLSEXT_TYPE_application_layer_protocol_negotiation
static int swSSL_alpn_advertised(SSL *ssl, const uchar **out, uchar *outlen, const uchar *in, uint32_t inlen, void *arg)
{
unsigned int srvlen;
unsigned char *srv;
#ifdef SW_USE_HTTP2
swSSL_config *cfg = arg;
if (cfg->http_v2)
{
srv = (unsigned char *) SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE SW_SSL_NPN_ADVERTISE;
srvlen = sizeof (SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE SW_SSL_NPN_ADVERTISE) - 1;
}
else
#endif
{
srv = (unsigned char *) SW_SSL_NPN_ADVERTISE;
srvlen = sizeof (SW_SSL_NPN_ADVERTISE) - 1;
}
if (SSL_select_next_proto((unsigned char **) out, outlen, srv, srvlen, in, inlen) != OPENSSL_NPN_NEGOTIATED)
{
return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
}
return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
}
#endif
#ifdef TLSEXT_TYPE_next_proto_neg
static int swSSL_npn_advertised(SSL *ssl, const uchar **out, uint32_t *outlen, void *arg)
{
#ifdef SW_USE_HTTP2
swSSL_config *cfg = arg;
if (cfg->http_v2)
{
*out = (uchar *) SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE SW_SSL_NPN_ADVERTISE;
*outlen = sizeof (SW_SSL_HTTP2_NPN_ADVERTISE SW_SSL_NPN_ADVERTISE) - 1;
}
else
#endif
{
*out = (uchar *) SW_SSL_NPN_ADVERTISE;
*outlen = sizeof(SW_SSL_NPN_ADVERTISE) - 1;
}
return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
}
#endif
session 会话重用
所有的 session 必须都要有 session ID 上下文。对于服务端来说，session 缓存默认是不能使用的，可以通过调用 SSL_CTX_set_session_id_context 函数来进行设置生效。产生 session ID 上下文的目的是保证重用的 session 的使用目的与 session 创建时的使用目的是一致的。比如，在 SSL web 服务器中产生的 session 不能自动地在 SSL FTP 服务中使用。于此同时，我们可以使用 session ID 上下文来实现对我们的应用的更加细粒度的控制。比如，认证后的客户端应该与没有进行认证的客户端有着不同的 session ID 上下文。上下文的内容我们可以任意选择。正是通过函数 SSL_CTX_set_session_id_context 函数来设置上下文的，上下文的数据时第二个参数，第三个参数是数据的长度。
在设置了 session ID 上下文后，服务端就开启了 session缓存；但是我们的配置还没有完成。Session 有一个限定的生存期。在 OpenSSL 中的默认值是 300 秒。如果我们需要改变这个生存期，使用函数 SSL_CTX_set_timeout。尽管服务端默认地会自动地清除过期的 session，我们仍然可以手动地调用SSL_CTX_flush_sessions 来进行清理。比如，当我们关闭自动清理过期 session 的时候，就需要手动进行了。
一个很重要的函数：SSL_CTX_set_session_cache_mode，它允许我们改变对相关缓存的行为。与 OpenSSL 中其它的模式设置函数一样，模式使用一些标志的逻辑或来进行设置。其中一个标志是 SSL_SESS_CACHE_NO_AUTO_CLEAR，它关闭自动清理过期 session 的功能。这样有利于服务端更加高效严谨地进行处理，因为默认的行为可能会有意想不到的延迟；
SSL_CTX_set_session_id_context(ssl_context, (const unsigned char *) "HTTP", strlen("HTTP"));
SSL_CTX_set_session_cache_mode(ssl_context, SSL_SESS_CACHE_SERVER);
SSL_CTX_sess_set_cache_size(ssl_context, 1);
加密套件的使用
加密套件的使用主要是使用 SSL_CTX_set_cipher_list 函数，此外如果需要 RSA 算法，还需要 SSL_CTX_set_tmp_rsa_callback 函数注册 RSA 秘钥的生成回调函数 swSSL_rsa_key_callback。
在回调函数 swSSL_rsa_key_callback 中，首先申请一个大数数据结构 BN_new，然后将其设定为 RSA_F4，该值表示公钥指数 e，然后利用 RSA_generate_key_ex 函数生成秘钥。RSAPublicKey_dup 函数和 RSAPrivateKey_dup 函数可以提取公钥与私钥。
int swSSL_server_set_cipher(SSL_CTX* ssl_context, swSSL_config *cfg)
{
#ifndef TLS1_2_VERSION
return SW_OK;
#endif
SSL_CTX_set_read_ahead(ssl_context, 1);
if (strlen(cfg->ciphers) > 0)
{
if (SSL_CTX_set_cipher_list(ssl_context, cfg->ciphers) == 0)
{
swWarn("SSL_CTX_set_cipher_list("%s") failed", cfg->ciphers);
return SW_ERR;
}
if (cfg->prefer_server_ciphers)
{
SSL_CTX_set_options(ssl_context, SSL_OP_CIPHER_SERVER_PREFERENCE);
}
}
#ifndef OPENSSL_NO_RSA
SSL_CTX_set_tmp_rsa_callback(ssl_context, swSSL_rsa_key_callback);
#endif
if (cfg->dhparam && strlen(cfg->dhparam) > 0)
{
swSSL_set_dhparam(ssl_context, cfg->dhparam);
}
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x10100000L
else
{
swSSL_set_default_dhparam(ssl_context);
}
#endif
if (cfg->ecdh_curve && strlen(cfg->ecdh_curve) > 0)
{
swSSL_set_ecdh_curve(ssl_context);
}
return SW_OK;
}
#ifndef OPENSSL_NO_RSA
static RSA* swSSL_rsa_key_callback(SSL *ssl, int is_export, int key_length)
{
static RSA *rsa_tmp = NULL;
if (rsa_tmp)
{
return rsa_tmp;
}
BIGNUM *bn = BN_new();
if (bn == NULL)
{
swWarn("allocation error generating RSA key.");
return NULL;
}
if (!BN_set_word(bn, RSA_F4) || ((rsa_tmp = RSA_new()) == NULL)
|| !RSA_generate_key_ex(rsa_tmp, key_length, bn, NULL))
{
if (rsa_tmp)
{
RSA_free(rsa_tmp);
}
rsa_tmp = NULL;
}
BN_free(bn);
return rsa_tmp;
}
#endif
到此，ssl 的上下文终于设置完毕，set 函数配置完成。
OpenSSL 端口的监听与接收当监听的端口被触发连接后，reactor 事件会调用 swServer_master_onAccept 函数，进而调用 accept 函数，建立新的连接，生成新的文件描述符 new_fd。
此时需要调用 swSSL_create 函数将新的连接与 SSL 绑定。
在 swSSL_create 函数中，SSL_new 函数根据 ssl_context 创建新的 SSL 对象，利用 SSL_set_fd 绑定 SSL，SSL_set_accept_state 函数对 SSL 进行连接初始化。
int swServer_master_onAccept(swReactor *reactor, swEvent *event)
{
...
new_fd = accept(event->fd, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_addrlen);
...
swConnection *conn = swServer_connection_new(serv, listen_host, new_fd, event->fd, reactor_id);
...
if (listen_host->ssl)
{
if (swSSL_create(conn, listen_host->ssl_context, 0) < 0)
{
bzero(conn, sizeof(swConnection));
close(new_fd);
return SW_OK;
}
}
else
{
conn->ssl = NULL;
}
...
}
int swSSL_create(swConnection *conn, SSL_CTX* ssl_context, int flags)
{
SSL *ssl = SSL_new(ssl_context);
if (ssl == NULL)
{
swWarn("SSL_new() failed.");
return SW_ERR;
}
if (!SSL_set_fd(ssl, conn->fd))
{
long err = ERR_get_error();
swWarn("SSL_set_fd() failed. Error: %s[%ld]", ERR_reason_error_string(err), err);
return SW_ERR;
}
if (flags & SW_SSL_CLIENT)
{
SSL_set_connect_state(ssl);
}
else
{
SSL_set_accept_state(ssl);
}
conn->ssl = ssl;
conn->ssl_state = 0;
return SW_OK;
}
OpenSSL 套接字可写
套接字写就绪有以下几种情况：
套接字在建立连接之后，只设置了监听写就绪，这时对于 OpenSSL 来说不需要任何处理，转为监听读就绪即可。
static int swReactorThread_onWrite(swReactor *reactor, swEvent *ev)
{
...
if (conn->connect_notify)
{
conn->connect_notify = 0;
if (conn->ssl)
{
goto listen_read_event;
}
...
listen_read_event:
return reactor->set(reactor, fd, SW_EVENT_TCP | SW_EVENT_READ);
}
else if (conn->close_notify)
{
if (conn->ssl && conn->ssl_state != SW_SSL_STATE_READY)
{
return swReactorThread_close(reactor, fd);
}
}
...
_pop_chunk: while (!swBuffer_empty(conn->out_buffer))
{
...
ret = swConnection_buffer_send(conn);
...
}
}
套接字可写入数据时，会调用 swConnection_buffer_send 写入数据，进而调用 swSSL_send、SSL_write。SSL_write 发生错误之后，函数会返回 SSL_ERROR_WANT_READ、SSL_ERROR_WANT_WRITE 等函数，这时需要将 errno 设置为 EAGAIN，再次调用即可。
int swConnection_buffer_send(swConnection *conn)
{
...
ret = swConnection_send(conn, chunk->store.ptr + chunk->offset, sendn, 0);
...
}
static sw_inline ssize_t swConnection_send(swConnection *conn, void *__buf, size_t __n, int __flags)
{
...
_send:
if (conn->ssl)
{
retval = swSSL_send(conn, __buf, __n);
}
if (retval < 0 && errno == EINTR)
{
goto _send;
}
else
{
goto _return;
}
_return:
return retval;
...
}
ssize_t swSSL_send(swConnection *conn, void *__buf, size_t __n)
{
int n = SSL_write(conn->ssl, __buf, __n);
if (n < 0)
{
int _errno = SSL_get_error(conn->ssl, n);
switch (_errno)
{
case SSL_ERROR_WANT_READ:
conn->ssl_want_read = 1;
errno = EAGAIN;
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
conn->ssl_want_write = 1;
errno = EAGAIN;
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_SYSCALL:
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_SSL:
swSSL_connection_error(conn);
errno = SW_ERROR_SSL_BAD_CLIENT;
return SW_ERR;
default:
break;
}
}
return n;
}
套接字已关闭。这时调用 swReactorThread_close，进而调用 swSSL_close。
在该函数中，首先要利用 SSL_in_init 来判断当前 SSL 是否处于初始化握手阶段，如果初始化还未完成，不能调用 shutdown 函数，应该使用 SSL_free 来销毁 SSL 通道。
在调用 SSL_shutdown 关闭通道之前，还需要调用 SSL_set_quiet_shutdown 设置静默关闭选项，此时关闭通道并不会通知对端连接已经关闭。并利用 SSL_set_shutdown 关闭读和写。
如果返回的数据并不是 1，说明关闭通道的时候发生了错误。
int swReactorThread_close(swReactor *reactor, int fd)
{
...
if (conn->ssl)
{
swSSL_close(conn);
}
...
}
void swSSL_close(swConnection *conn)
{
int n, sslerr, err;
if (SSL_in_init(conn->ssl))
{
/*
* OpenSSL 1.0.2f complains if SSL_shutdown() is called during
* an SSL handshake, while previous versions always return 0.
* Avoid calling SSL_shutdown() if handshake wasn"t completed.
*/
SSL_free(conn->ssl);
conn->ssl = NULL;
return;
}
SSL_set_quiet_shutdown(conn->ssl, 1);
SSL_set_shutdown(conn->ssl, SSL_RECEIVED_SHUTDOWN | SSL_SENT_SHUTDOWN);
n = SSL_shutdown(conn->ssl);
swTrace("SSL_shutdown: %d", n);
sslerr = 0;
/* before 0.9.8m SSL_shutdown() returned 0 instead of -1 on errors */
if (n != 1 && ERR_peek_error())
{
sslerr = SSL_get_error(conn->ssl, n);
swTrace("SSL_get_error: %d", sslerr);
}
if (!(n == 1 || sslerr == 0 || sslerr == SSL_ERROR_ZERO_RETURN))
{
err = (sslerr == SSL_ERROR_SYSCALL) ? errno : 0;
swWarn("SSL_shutdown() failed. Error: %d:%d.", sslerr, err);
}
SSL_free(conn->ssl);
conn->ssl = NULL;
}
OpenSSL 读就绪
当 OpenSSL 读就绪的时候也是有以下几个情况：
连接刚刚建立，由 swReactorThread_onWrite 转调过来。此时需要验证 SSL 当前状态。
static int swReactorThread_onRead(swReactor *reactor, swEvent *event)
{
if (swReactorThread_verify_ssl_state(reactor, port, event->socket) < 0)
{
return swReactorThread_close(reactor, event->fd);
...
return port->onRead(reactor, port, event);
}
}
swReactorThread_verify_ssl_state 函数用于验证 SSL 当前的状态，如果当前状态仅仅是套接字绑定，还没有进行握手(conn->ssl_state == 0)，那么就要调用 swSSL_accept 函数进行握手，握手之后 conn->ssl_state = SW_SSL_STATE_READY。
握手之后有三种情况，一是握手成功，此时设置 ssl_state 状态，低版本 ssl 设定 SSL3_FLAGS_NO_RENEGOTIATE_CIPHERS 标志，禁用会话重协商，然后返回 SW_READY；二是握手暂时不可用，需要返回 SW_WAIT，等待下次读就绪再次握手；三是握手失败，返回 SW_ERROR，调用 swReactorThread_close 关闭套接字。
握手成功之后，要向 worker 进程发送连接成功的任务，进而调用 onConnection 回调函数。
static sw_inline int swReactorThread_verify_ssl_state(swReactor *reactor, swListenPort *port, swConnection *conn)
{
swServer *serv = reactor->ptr;
if (conn->ssl_state == 0 && conn->ssl)
{
int ret = swSSL_accept(conn);
if (ret == SW_READY)
{
if (port->ssl_option.client_cert_file)
{
swDispatchData task;
ret = swSSL_get_client_certificate(conn->ssl, task.data.data, sizeof(task.data.data));
if (ret < 0)
{
goto no_client_cert;
}
else
{
swFactory *factory = &SwooleG.serv->factory;
task.target_worker_id = -1;
task.data.info.fd = conn->fd;
task.data.info.type = SW_EVENT_CONNECT;
task.data.info.from_id = conn->from_id;
task.data.info.len = ret;
factory->dispatch(factory, &task);
goto delay_receive;
}
}
no_client_cert:
if (SwooleG.serv->onConnect)
{
swServer_tcp_notify(SwooleG.serv, conn, SW_EVENT_CONNECT);
}
delay_receive:
if (serv->enable_delay_receive)
{
conn->listen_wait = 1;
return reactor->del(reactor, conn->fd);
}
return SW_OK;
}
else if (ret == SW_WAIT)
{
return SW_OK;
}
else
{
return SW_ERR;
}
}
return SW_OK;
}
int swSSL_accept(swConnection *conn)
{
int n = SSL_do_handshake(conn->ssl);
/**
* The TLS/SSL handshake was successfully completed
*/
if (n == 1)
{
conn->ssl_state = SW_SSL_STATE_READY;
#if OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x10100000L
#ifdef SSL3_FLAGS_NO_RENEGOTIATE_CIPHERS
if (conn->ssl->s3)
{
conn->ssl->s3->flags |= SSL3_FLAGS_NO_RENEGOTIATE_CIPHERS;
}
#endif
#endif
return SW_READY;
}
/**
* The TLS/SSL handshake was not successful but was shutdown.
*/
else if (n == 0)
{
return SW_ERROR;
}
long err = SSL_get_error(conn->ssl, n);
if (err == SSL_ERROR_WANT_READ)
{
return SW_WAIT;
}
else if (err == SSL_ERROR_WANT_WRITE)
{
return SW_WAIT;
}
else if (err == SSL_ERROR_SSL)
{
swWarn("bad SSL client[%s:%d].", swConnection_get_ip(conn), swConnection_get_port(conn));
return SW_ERROR;
}
//EOF was observed
else if (err == SSL_ERROR_SYSCALL && n == 0)
{
return SW_ERROR;
}
swWarn("SSL_do_handshake() failed. Error: %s[%ld|%d].", strerror(errno), err, errno);
return SW_ERROR;
}
握手成功之后，如果设置了双向加密，还要调用 swSSL_get_client_certificate 函数获取客户端的证书文件，然后将证书文件发送给 worker 进程。
swSSL_get_client_certificate 函数中首先利用 SSL_get_peer_certificate 来获取客户端的证书，然后利用 PEM_write_bio_X509 将证书与 BIO 对象绑定，最后利用 BIO_read 函数将证书写到内存中。
int swSSL_get_client_certificate(SSL *ssl, char *buffer, size_t length)
{
long len;
BIO *bio;
X509 *cert;
cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);
if (cert == NULL)
{
return SW_ERR;
}
bio = BIO_new(BIO_s_mem());
if (bio == NULL)
{
swWarn("BIO_new() failed.");
X509_free(cert);
return SW_ERR;
}
if (PEM_write_bio_X509(bio, cert) == 0)
{
swWarn("PEM_write_bio_X509() failed.");
goto failed;
}
len = BIO_pending(bio);
if (len < 0 && len > length)
{
swWarn("certificate length[%ld] is too big.", len);
goto failed;
}
int n = BIO_read(bio, buffer, len);
BIO_free(bio);
X509_free(cert);
return n;
failed:
BIO_free(bio);
X509_free(cert);
return SW_ERR;
}
在 worker 进程，接到了 SW_EVENT_CONNECT 事件之后，会把证书文件存储在 ssl_client_cert.str 中。当连接关闭时，会释放 ssl_client_cert.str 内存。值得注意的是，此时验证连接有效的函数是 swServer_connection_verify_no_ssl。此函数不会验证 SSL 此时的状态，只会验证连接与 session 的有效性。
int swWorker_onTask(swFactory *factory, swEventData *task)
{
...
switch (task->info.type)
{
...
case SW_EVENT_CLOSE:
#ifdef SW_USE_OPENSSL
conn = swServer_connection_verify_no_ssl(serv, task->info.fd);
if (conn && conn->ssl_client_cert.length > 0)
{
sw_free(conn->ssl_client_cert.str);
bzero(&conn->ssl_client_cert, sizeof(conn->ssl_client_cert.str));
}
#endif
factory->end(factory, task->info.fd);
break;
case SW_EVENT_CONNECT:
#ifdef SW_USE_OPENSSL
//SSL client certificate
if (task->info.len > 0)
{
conn = swServer_connection_verify_no_ssl(serv, task->info.fd);
conn->ssl_client_cert.str = sw_strndup(task->data, task->info.len);
conn->ssl_client_cert.size = conn->ssl_client_cert.length = task->info.len;
}
#endif
if (serv->onConnect)
{
serv->onConnect(serv, &task->info);
}
break;
...
}
}
static sw_inline swConnection *swServer_connection_verify_no_ssl(swServer *serv, uint32_t session_id)
{
swSession *session = swServer_get_session(serv, session_id);
int fd = session->fd;
swConnection *conn = swServer_connection_get(serv, fd);
if (!conn || conn->active == 0)
{
return NULL;
}
if (session->id != session_id || conn->session_id != session_id)
{
return NULL;
}
return conn;
}
当连接建立之后，就要通过 SSL 加密隧道读取数据，最基础简单的接受函数是 swPort_onRead_raw 函数，该函数会最终调用 swSSL_recv 函数，与 SSL_write 类似，SSL_read 会自动从 ssl 中读取加密数据，并将解密后的数据存储起来，等待发送给 worker 进程，进行具体的逻辑。
static int swPort_onRead_raw(swReactor *reactor, swListenPort *port, swEvent *event)
{
n = swConnection_recv(conn, task.data.data, SW_BUFFER_SIZE, 0);
}
static sw_inline ssize_t swConnection_recv(swConnection *conn, void *__buf, size_t __n, int __flags)
{
_recv:
if (conn->ssl)
{
ssize_t ret = 0;
size_t n_received = 0;
while (n_received < __n)
{
ret = swSSL_recv(conn, ((char*)__buf) + n_received, __n - n_received);
if (__flags & MSG_WAITALL)
{
if (ret <= 0)
{
retval = ret;
goto _return;
}
else
{
n_received += ret;
}
}
else
{
retval = ret;
goto _return;
}
}
retval = n_received;
}
if (retval < 0 && errno == EINTR)
{
goto _recv;
}
else
{
goto _return;
}
_return:
return retval;
}
ssize_t swSSL_recv(swConnection *conn, void *__buf, size_t __n)
{
int n = SSL_read(conn->ssl, __buf, __n);
if (n < 0)
{
int _errno = SSL_get_error(conn->ssl, n);
switch (_errno)
{
case SSL_ERROR_WANT_READ:
conn->ssl_want_read = 1;
errno = EAGAIN;
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
conn->ssl_want_write = 1;
errno = EAGAIN;
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_SYSCALL:
return SW_ERR;
case SSL_ERROR_SSL:
swSSL_connection_error(conn);
errno = SW_ERROR_SSL_BAD_CLIENT;
return SW_ERR;
default:
break;
}
}
return n;
}
相应的，worker 进程在接受到数据之后，要通过 swServer_connection_verify 函数验证 SSL 连接的状态，如果发送数据的连接状态并不是 SW_SSL_STATE_READY，就会抛弃数据。
int swWorker_onTask(swFactory *factory, swEventData *task)
{
...
switch (task->info.type)
{
case SW_EVENT_TCP:
//ringbuffer shm package
case SW_EVENT_PACKAGE:
//discard data
if (swWorker_discard_data(serv, task) == SW_TRUE)
{
break;
}
...
//chunk package
case SW_EVENT_PACKAGE_START:
case SW_EVENT_PACKAGE_END:
//discard data
if (swWorker_discard_data(serv, task) == SW_TRUE)
{
break;
}
package = swWorker_get_buffer(serv, task->info.from_id);
if (task->info.len > 0)
{
//merge data to package buffer
swString_append_ptr(package, task->data, task->info.len);
}
//package end
if (task->info.type == SW_EVENT_PACKAGE_END)
{
goto do_task;
}
break;
...
}
}
static sw_inline int swWorker_discard_data(swServer *serv, swEventData *task)
{
swConnection *conn = swServer_connection_verify(serv, session_id);
...
}
static sw_inline swConnection *swServer_connection_verify(swServer *serv, int session_id)
{
swConnection *conn = swServer_connection_verify_no_ssl(serv, session_id);
#ifdef SW_USE_OPENSSL
if (!conn)
{
return NULL;
}
if (conn->ssl && conn->ssl_state != SW_SSL_STATE_READY)
{
swoole_error_log(SW_LOG_NOTICE, SW_ERROR_SSL_NOT_READY, "SSL not ready");
return NULL;
}
#endif
return conn;
}
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