SSL協(xié)議和VPN（虛擬私人網(wǎng)絡(luò)）原理是網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中的兩個重要概念。

SSL協(xié)議，全稱安全套接層（Secure Sockets Layer），是一種廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)的安全協(xié)議，主要在兩個通信端點之間建立安全連接，以保護數(shù)據(jù)的傳輸安全。具體來說，SSL通過使用公鑰加密算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密和解密，在客戶端和服務(wù)器之間建立安全的通信通道。它還使用數(shù)字證書來驗證通信雙方的的身份，一旦身份驗證成功，SSL就會使用加密算法對通信數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改或竊取。

VPN是一種可以在公共網(wǎng)絡(luò)上建立加密通道的技術(shù)，通過這種技術(shù)可以使遠程用戶訪問公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)資源時，實現(xiàn)安全的連接和數(shù)據(jù)傳輸。VPN通常是通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network）來實現(xiàn)的，即在公共網(wǎng)絡(luò)上建立一個虛擬的專用網(wǎng)絡(luò)，將用戶的數(shù)據(jù)流量加密并隧道化，使得數(shù)據(jù)在傳輸過程中無法被竊聽和篡改。

總的來說，SSL協(xié)議和VPN原理都是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全而設(shè)計的。SSL協(xié)議主要保護數(shù)據(jù)的傳輸安全，而VPN技術(shù)則是在公共網(wǎng)絡(luò)上建立加密通道，使得數(shù)據(jù)在傳輸過程中更加安全。

OpenSSL庫用于實現(xiàn)SSL的應(yīng)用層VPN

OpenSSL是一個功能強大的開源SSL庫，它提供了豐富的API和工具，可以用于實現(xiàn)SSL/TLS協(xié)議、加密算法、證書處理等功能。它還包含了IPSec和L2TP等VPN協(xié)議的實現(xiàn)。

使用OpenSSL庫實現(xiàn)SSL的應(yīng)用層VPN需要用到以下一些函數(shù)：

SSL_CTX_new(const SSL_METHOD *method)：創(chuàng)建新的SSL上下文結(jié)構(gòu)體。
SSL_new(SSL_CTX *ctx)：基于SSL上下文創(chuàng)建一個新的SSL結(jié)構(gòu)體。
SSL_set_fd(SSL *ssl, int fd)：將SSL結(jié)構(gòu)體的文件描述符設(shè)置為傳入的文件描述符。
SSL_set_connect_state(SSL *ssl)：設(shè)置SSL結(jié)構(gòu)體為客戶端模式。
SSL_do_handshake(SSL *ssl)：執(zhí)行SSL握手過程，與對方建立安全的連接。
SSL_write(SSL *ssl, const void *buf, int len)：向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)。
SSL_read(SSL *ssl, void *buf, int len)：從對方接收數(shù)據(jù)。
SSL_shutdown(SSL *ssl)：關(guān)閉SSL連接，發(fā)送關(guān)閉通知并終止會話。
SSL_free(SSL *ssl)：釋放SSL結(jié)構(gòu)體及其相關(guān)資源。
SSL_CTX_free(SSL_CTX *ctx)：釋放SSL上下文及其相關(guān)資源。

這些是OpenSSL庫中一些常用的函數(shù)，它們用于在C語言中實現(xiàn)SSL的應(yīng)用層VPN。在實際開發(fā)中，你可能還需要查看OpenSSL的文檔和示例代碼以獲得更詳細的信息和指導(dǎo)。

證書頒發(fā)機構(gòu)

證書頒發(fā)機構(gòu)是SSL協(xié)議中非常重要的一個環(huán)節(jié)，它負責(zé)為服務(wù)器頒發(fā)數(shù)字證書，以驗證服務(wù)器的身份?？蛻舳嗽诤头?wù)器建立連接時，會驗證服務(wù)器的身份，以確保連接的安全性。

密鑰交換

SSL協(xié)議使用密鑰交換協(xié)議來協(xié)商客戶端和服務(wù)器之間的加密密鑰。密鑰交換協(xié)議包括RSA密鑰交換、Diffie-Hellman密鑰交換等，它們都可以用于在客戶端和服務(wù)器之間建立一個安全的通信通道。

Linux C/C++實現(xiàn)SSL的應(yīng)用層VPN（實現(xiàn)MiniVPN）

• vpn_client:

要使用OpenSSL命令生成CA證書（ca.crt）、客戶端證書（client.crt）、客戶端密鑰（client.key）以及客戶端的證書請求（client.crs），可以按照以下步驟進行操作：
生成CA證書（ca.crt）：

openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -new -x509 -days 365 -key ca.key -sha256 -out ca.crt

上述命令將生成一個2048位的RSA私鑰（ca.key）并使用它創(chuàng)建一個自簽名的CA證書（ca.crt）。
生成客戶端證書（client.crt）和客戶端密鑰（client.key）：

openssl genrsa -out client.key 2048
openssl req -new -key client.key -out client.csr

上述命令將生成一個2048位的RSA私鑰（client.key）并使用它創(chuàng)建一個證書請求（client.csr）。
生成客戶端證書請求的證書（client.crs）：

openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt

上述命令將使用CA證書（ca.crt）和CA私鑰（ca.key）對客戶端證書請求（client.csr）進行簽名，生成客戶端證書（client.crt）。
完成以上步驟后，你將得到以下文件：
ca.crt：CA證書
client.crt：客戶端證書
client.key：客戶端密鑰
client.crs：客戶端證書請求（通常不需要使用，但可以保留作為記錄）

int verify_callback(int preverify_ok, X509_STORE_CTX *x509_ctx);
SSL *setupTLSClient(const char *hostname);
int setupTCPClient(const char *hostname, int port);
int createTunDevice();
int try_login(SSL *ssl);
void sendto_TUN(SSL *ssl, int tunfd);
void sendto_SSL(SSL *ssl, int tunfd);
...
#define CERTF HOME "client.crt"
#define KEYF HOME "client.key"
#define CACERT HOME "ca.crt"
...
int main(int argc, char *argv[])
{
...

    /*------ Destination initialization ------*/
    printf(PREFIX "Enter server name:");
    scanf("%s", hostname);
    printf(PREFIX "Enter port:");
    scanf("%d", &port);
    /*------ TLS initialization ------*/
    SSL *ssl = setupTLSClient(hostname);
    /*------ TCP connection ------*/
    int sockfd = setupTCPClient(hostname, port);
    /*------ TLS handshake ------*/
    SSL_set_fd(ssl, sockfd);
    int err = SSL_connect(ssl);
    CHK_SSL(err);
    printf(PREFIX "SSL connected! \n");
    printf(PREFIX "SSL connection using %s\n", SSL_get_cipher(ssl));
    /*------ Authenticating ------*/
    int ret = try_login(ssl);
    //login failed
    if (ret < 0){
        printf(PREFIX"Login failed!\n");
        SSL_shutdown(ssl);
        SSL_free(ssl);
        close(sockfd);
        return 0;
    }
    printf(PREFIX "Login successfully!\n");
    /*------ Allocate IP ------*/
    char client_IP[64] = {0};
    char cmd[100];
    SSL_read(ssl, client_IP, sizeof(client_IP));
    printf(PREFIX "Auto-assigned IP:%s\n", client_IP);
    /*------ Add route ------*/
    int tunfd = createTunDevice();
    sprintf(cmd, "sudo ifconfig tun0 %s/24 up", client_IP);
    system(cmd);
    sprintf(cmd, "sudo route add -net 192.168.60.0/24 tun0");
    system(cmd);
    /*------ Listen sock&tun0 ------*/
    while (1)
    {
        fd_set readFDSet;
        int ret;
        FD_ZERO(&readFDSet);
        FD_SET(sockfd, &readFDSet);
        FD_SET(tunfd, &readFDSet);
        ret = select((sockfd > tunfd ? sockfd : tunfd) + 1, &readFDSet, NULL, NULL, NULL);
        if (FD_ISSET(sockfd, &readFDSet))
        {
            ret = sendto_TUN(ssl, tunfd);
            // 服務(wù)端關(guān)閉會話
            if (ret == -1)
            {
                printf(PREFIX "Server disconnected!\n");
                SSL_shutdown(ssl);
                SSL_free(ssl);
                close(sockfd);
            }
        }
        ...
        if (FD_ISSET(tunfd, &readFDSet))
            sendto_SSL(ssl, tunfd);
    }
    return 0;
}

• vpn_server:

您可以使用以下步驟生成CA證書（ca.crt）、服務(wù)器證書（server.crt）、服務(wù)器密鑰（server.key）以及服務(wù)器證書請求（server.crs）文件：
生成CA證書（ca.crt）：

openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -new -x509 -days 365 -key ca.key -sha256 -out ca.crt

這將生成一個2048位的RSA私鑰（ca.key），然后使用它創(chuàng)建自簽名的CA證書（ca.crt）。
生成服務(wù)器證書（server.crt）和服務(wù)器密鑰（server.key）：

openssl genrsa -out server.key 2048
openssl req -new -key server.key -out server.csr

這將生成一個2048位的RSA私鑰（server.key），然后使用它創(chuàng)建一個證書請求（server.csr）。
生成服務(wù)器證書請求的證書（server.crt）：

openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt

這將使用CA證書（ca.crt）和CA私鑰（ca.key）對服務(wù)器證書請求（server.csr）進行簽名，生成服務(wù)器證書（server.crt）。
完成以上步驟后，您將得到以下文件：
ca.crt：CA證書
server.crt：服務(wù)器證書
server.key：服務(wù)器密鑰
server.crs：服務(wù)器證書請求（通常不需要使用，但可以保留作為記錄）

...
typedef struct
{
    char client_ip[16];
    char virtual_ip[16];
    int socket_fd;
    SSL *ssl_session;
} session_t;

typedef struct
{
    int last_byte_IP;
    bool if_valid;
} last_byte_pool;
void initialize_IP_POOL();
int add_session(const char *client_ip, const char *virtual_ip, int socket_fd,SSL* ssl_session);
session_t *find_session(const char *virtual_ip);
void remove_session(int client_sock);
SSL *setupTLSServer();
int setupTCPServer();
int createTunDevice();
int sendto_TUN(SSL *ssl, int client_sock, int tunfd);
void sendto_SSL(int tunfd);
int login(char *user, char *passwd);
int verify_user(SSL *ssl, struct sockaddr_in client_addr, int sock);
...
#define CERTF HOME "server.crt"
#define KEYF HOME "server.key"
#define CACERT HOME "ca.crt"
...
int main(int argc, char **argv)
{
...
    /*------ TCP Connect ------*/
    int listen_sock = setupTCPServer();
    if (listen_sock <= 0)
        printf(PREFIX "Create listen_sock failed\n");
    /*------ tunnel init, redirect and forward ------*/
    int tunfd = createTunDevice();
    system("sudo ifconfig tun0 192.168.53.1/24 up");
    system("sudo sysctl net.ipv4.ip_forward=1");
    /*------ Initialize IP pool ------*/
    initialize_IP_POOL();
    /*------ Manage multiple tunnels ------*/
    while (1)
    {
...
        for (i = 0; i < MAX_SESSIONS; i++)
        {
            // 將大于0的項加入readfds
            if (session_table[i].socket_fd > 0)
            {
                FD_SET(session_table[i].socket_fd, &readfds);
                if (session_table[i].socket_fd > max_fd)
                    max_fd = session_table[i].socket_fd;
            }
        }
        int ret = select(max_fd + 1, &readfds, NULL, NULL, NULL);
        if (ret <= 0)
            printf(PREFIX "Select fds failed\n");
        // 當(dāng)有新的客戶端連接請求
        if (FD_ISSET(listen_sock, &readfds))
        {
            int new_sock = accept(listen_sock, (struct sockaddr *)&sa_client, &client_len);
            CHK_ERR(new_sock, "accept");
            printf(PREFIX "TCP accept successfully! sock:%d\n", new_sock);
            // 連接的客戶端數(shù)量達到上限
            if (session_count >= MAX_SESSIONS)
            {
                printf(PREFIX "Client connection full!\n");
                close(new_sock);
                continue;
            }
            //為該會話創(chuàng)建一個新的ssl
            SSL *ssl = setupTLSServer();
            ret = SSL_set_fd(ssl, new_sock);
            if (!ret)
            {
                printf(PREFIX "SSL_set_fd failed\n");
                exit(1);
            }
            int err = SSL_accept(ssl);
            fprintf(stderr, PREFIX "SSL_accept return %d\n", err);
            CHK_SSL(err);
            printf(PREFIX "SSL connection established!\n");
            int ret = verify_user(ssl, sa_client, new_sock);
            if (ret == -1)
                printf(PREFIX "Login failed!\n");
        }
        // 從SSL鏈路接收數(shù)據(jù)及判斷客戶端是否斷開連接
        for (i = 0; i < MAX_SESSIONS; i++)
        {
            if (session_table[i].socket_fd <= 0)
                continue;
            if (FD_ISSET(session_table[i].socket_fd, &readfds))
            {
                int client_sock = session_table[i].socket_fd;
                SSL* ssl = session_table[i].ssl_session;
                sendto_TUN(ssl, client_sock, tunfd);
            }
        }
        ...
        // 從tun0接收數(shù)據(jù)到SSL鏈路
        if (FD_ISSET(tunfd, &readfds))
        {
            sendto_SSL(tunfd);
        }
    }
    ...
    return 0;
}

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運行結(jié)果：

Linux添加虛擬網(wǎng)卡(tunctl添加虛擬網(wǎng)卡TUN):
可以使用命令"route -n"來查看路由表:
完成代碼后，需要進行調(diào)試和測試，以確保VPN和SSL的正常工作，實現(xiàn)SSL的應(yīng)用層VPN是一項復(fù)雜的任務(wù)，需要深入了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和安全原理。

總結(jié)

在VPN的實現(xiàn)過程中，SSL協(xié)議常常被用于對數(shù)據(jù)進行加密，從而確保數(shù)據(jù)的傳輸安全。因此，SSL VPN是使用SSL協(xié)議來實現(xiàn)的安全通信通道，提供更高級別的安全性。此外，VPN還可以隱藏用戶的真實IP地址，提供匿名性和繞過地理限制。

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