https——TCP+TLS

主题：基于mbedtls-2.16.0，验证TLS会话复用功能

验证环境：

设备与PC验证TLS会话复用

1.TLS服务端

python代码

# -*- coding: utf-8 -*-
import socket
import ssl
import timehost = '192.168.x.xx'  # 服务器IP地址
port = 443             # 服务器端口# 加载证书和私钥
certfile = "certificate.pem"
keyfile = "private.key"def create_server():context = ssl.create_default_context(ssl.Purpose.CLIENT_AUTH)context.load_cert_chain(certfile, keyfile=keyfile)#context.verify_mode = ssl.CERT_NONE# 启用SSL会话缓存#context.session_cache_mode = ssl.SESSION_CACHE_SERVER#context.session_cache_size = 100  # 可以设置缓存的大小，调整为合适的值server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)server_socket.bind((host, port))server_socket.listen(5)print("TLS server started on {}:{}".format(host, port))while True:# 等待客户端连接client_socket, client_addr = server_socket.accept()print("Connection from {}".format(client_addr))  # 使用str.format()格式化# 包装客户端连接以启用TLSssl_socket = context.wrap_socket(client_socket, server_side=True)try:data = ssl_socket.recv(1024)  # 接收数据（测试连接时间）if data:print("Received data: {}".format(data))ssl_socket.send(b'Hello from server')except Exception as e:print("Connection error: {}".format(e))finally:ssl_socket.close()if __name__ == "__main__":create_server()

启动TLS服务

sudo python3 tls_server.py

TLS server started on 192.168.xx.xxx:443
Connection from ('192.168.xx.xxx', 56626)
......

2.TLS客户端

2.1 基于Sesssion ID

2.1.1mbedtls-2.16.0库的宏配置

#define MBEDTLS_SSL_CACHE_C 

2.1.2 初始化配置

// 初始化所有组件mbedtls_net_init(&server_fd);mbedtls_ssl_init(&ssl);mbedtls_ssl_config_init(&conf);mbedtls_entropy_init(&entropy);mbedtls_ctr_drbg_init(&ctr_drbg);mbedtls_ssl_session_init(&saved_session);// 配置随机数生成器mbedtls_ctr_drbg_seed(&ctr_drbg, mbedtls_entropy_func, &entropy,(const unsigned char *)"tls_client", 10))// 配置SSL参数mbedtls_ssl_config_defaults(&conf, MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT,MBEDTLS_SSL_TRANSPORT_STREAM,MBEDTLS_SSL_PRESET_DEFAULT)// 配置无CA验签mbedtls_ssl_conf_authmode(&conf, MBEDTLS_SSL_VERIFY_NONE);// 生成随机数mbedtls_ssl_conf_rng(&conf, mbedtls_ctr_drbg_random, &ctr_drbg);mbedtls_ssl_conf_dbg(&conf, NULL, 0);

2.1.3 TCP连接

// TCP连接mbedtls_net_connect(&server_fd, SERVER, PORT, 
MBEDTLS_NET_PROTO_TCP) // 配置上下文mbedtls_ssl_setup(&ssl, &conf);// 绑定端口mbedtls_ssl_set_bio(&ssl, &server_fd, mbedtls_net_send, mbedtls_net_recv, NULL);

2.1.4 首次TLS连接

2.1.4.1 发送加密算法列表

// TLS握手mbedtls_ssl_handshake(ssl);

Seesion ID为0.

2.1.4.2 选择加密算法（用于会话秘钥）

2.1.4.3 发送预主秘钥（用于生成会话秘钥）

2.1.4.4 客户端发送 Change Cipher Spec 消息（通知服务端准备使用新秘钥进行通信）

2.1.4.5 客户端确认密钥协商正确

2.1.4.6 服务端发送 Change Cipher Spec 消息（通知客户端准备使用新秘钥进行通信）

2.1.4.7 服务端密钥协商的正确性

2.1.4.6 终止加密通信（客户端主动停止TLS通信——方便验证后续TLS会话复用）

2.1.5 保存TLS连接会话

// 保存会话
mbedtls_ssl_get_session(&ssl, &saved_session)

2.1.6 销毁连接

//断开TLS连接
mbedtls_ssl_close_notify(&ssl);
mbedtls_ssl_free(&ssl);//断开TCP连接
mbedtls_net_free(&server_fd);

2.1.7 重新建立TCP连接

// TCP连接mbedtls_net_connect(&server_fd, SERVER, PORT, 
MBEDTLS_NET_PROTO_TCP) // 初始化SSL结构体
mbedtls_ssl_init(&ssl);// 配置上下文mbedtls_ssl_setup(&ssl, &conf);// 绑定端口mbedtls_ssl_set_bio(&ssl, &server_fd, mbedtls_net_send, mbedtls_net_recv, NULL);

2.1.8 复用会话

// 更新旧会话到当前ssl
mbedtls_ssl_set_session(&ssl, &saved_session);

2.1.9 TLS重新连接

   // TLS握手mbedtls_ssl_handshake(ssl);

2.2 基于Ticket

2.2.1开启mbedtls库的TLS Ticket复用功能

#define MBEDTLS_SSL_SESSION_TICKETS

2.2.2 初始化配置

// 初始化所有组件mbedtls_net_init(&server_fd);mbedtls_ssl_init(&ssl);mbedtls_ssl_config_init(&conf);mbedtls_entropy_init(&entropy);mbedtls_ctr_drbg_init(&ctr_drbg);mbedtls_ssl_session_init(&saved_session);// 配置随机数生成器mbedtls_ctr_drbg_seed(&ctr_drbg, mbedtls_entropy_func, &entropy,(const unsigned char *)"tls_client", 10))// 配置SSL参数mbedtls_ssl_config_defaults(&conf, MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT,MBEDTLS_SSL_TRANSPORT_STREAM,MBEDTLS_SSL_PRESET_DEFAULT)// 配置无CA验签mbedtls_ssl_conf_authmode(&conf, MBEDTLS_SSL_VERIFY_NONE);// 生成随机数mbedtls_ssl_conf_rng(&conf, mbedtls_ctr_drbg_random, &ctr_drbg);

2.2.3 配置Ticket

//配置Ticket使能mbedtls_ssl_conf_session_tickets(&conf, MBEDTLS_SSL_SESSION_TICKETS_ENABLED);mbedtls_ssl_conf_dbg(&conf, NULL, 0);

2.2.4 TCP连接

    // TCP连接mbedtls_net_connect(&server_fd, SERVER, PORT, 
MBEDTLS_NET_PROTO_TCP) // 配置上下文mbedtls_ssl_setup(&ssl, &conf);// 绑定端口mbedtls_ssl_set_bio(&ssl, &server_fd, mbedtls_net_send, mbedtls_net_recv, NULL);

2.2.5 首次TLS连接

// TLS握手mbedtls_ssl_handshake(ssl);

2.2.6 保存TLS连接会话

// 保存会话
mbedtls_ssl_get_session(&ssl, &saved_session)

2.2.7 销毁连接

//断开TLS连接
mbedtls_ssl_close_notify(&ssl);
mbedtls_ssl_free(&ssl);//断开TCP连接
mbedtls_net_free(&server_fd);

2.2.8 重新建立TCP连接

// TCP连接mbedtls_net_connect(&server_fd, SERVER, PORT, 
MBEDTLS_NET_PROTO_TCP) // 初始化SSL结构体
mbedtls_ssl_init(&ssl);// 配置上下文mbedtls_ssl_setup(&ssl, &conf);// 绑定端口mbedtls_ssl_set_bio(&ssl, &server_fd, mbedtls_net_send, mbedtls_net_recv, NULL);

2.2.9 复用会话

// 更新旧会话到当前ssl
mbedtls_ssl_set_session(&ssl, &saved_session);

2.2.10 TLS重新连接

    // TLS握手mbedtls_ssl_handshake(ssl);