用于套接字库的 OpenSSL 自定义内存 BIO答案

【问题标题】：OpenSSL Custom Memory BIO for a sockets library用于套接字库的 OpenSSL 自定义内存 BIO
【发布时间】：2020-03-11 07:36:29
【问题描述】：

我正在使用一个模拟 Berkeley 套接字 API 的传输库来使用它（包括阻塞和非阻塞模式）。需要给我发送的数据加上TLS加密，可以想到两种方法：

自定义 BIO：找到了 Socket BIO 的代码，因此考虑制作一个副本并将所有 berkeley 套接字调用替换为该库的函数。但是，我在网上找不到太多关于自定义 BIO 的信息，所以要小心我在没有得到太多帮助的情况下会遇到的陷阱。
Memory BIO：这种方法有更多的追随者，也有不少例子。虽然，大多数人警告说，具有非阻塞套接字的内存 BIO 比阻塞路由复杂一个数量级。

关于内存 BIO 方法，我看到的源代码对我来说很有意义，但它是一个简单的回显客户端/服务器。让我很困惑的是当 SSL_Read/SSL_Write 返回 SSL_WANT_READ 或 SSL_WANT_WRITE 时该怎么办。我的理解是，在 Blocking Socket BIO 的情况下，您只需稍后重试调用，因为底层代码会处理这些事情。

如果是内存 BIO + 非阻塞套接字，例如如果 SSL_Read 返回 SSL_WANT_WRITE，这是否意味着我的代码应该从输出 BIO (BIO_read) 中读取并将其发送到套接字，并且在原始 SSL_Read 调用成功之前不允许任何 SSL_Read/SSL_Write？在此期间允许 SSL_Write 可以吗？

编辑：我将专门使用 TLS 1.3，只是发现它不支持重新协商。这是否意味着一旦建立连接，我就不必担心 SSL_Read 上的 WANT_WRITE 和 SSL_Write 上的 WANT_READ 了？

【问题讨论】：

标签： openssl

【解决方案1】：

“在内存 BIO + 非阻塞套接字的情况下，例如如果 SSL_Read 返回 SSL_WANT_WRITE，这是否意味着我的代码应该从输出 BIO (BIO_read) 中读取并将其发送到套接字” - - 是的。获取输出 BIO 中的所有字节并将它们写入套接字。

解释了here为什么会发生这种情况：

任何 TLS/SSL I/O 函数都可能导致 SSL_ERROR_WANT_READ 和 SSL_ERROR_WANT_WRITE。特别是 SSL_read_ex()、SSL_read()、 SSL_peek_ex() 或 SSL_peek() 可能想要写入数据和 SSL_write() 或 SSL_write_ex() 可能想要读取数据。这主要是因为 TLS/SSL 在协议期间的任何时间都可能发生握手（由客户端或服务器）； SSL_read_ex()、SSL_read()、 SSL_peek_ex()、SSL_peek()、SSL_write_ex() 和 SSL_write() 将处理任何未决的握手。

一旦 SSL_read 以这种方式失败，我认为 SSL_read 的进一步尝试不会成功，直到您将更多字节写入输入 bio。

与此同时，您可以进一步尝试 SSL_write；只需检查返回码和 SSL 状态以检查数据是否部分或完全传输。

我有一些示例代码写在github

【讨论】：

您的代码是否经过彻底的错误测试？它看起来比我预期的要简单。例如。在 do_encrypt 中，如果 SSL_Write 返回 WANT_READ，则无法处理这种情况，并且循环将立即重试 SSL_Write。对吗？
这是示例代码，不保证没有错误或完全正确（尽管我在产品中使用它的变体已有几年了）。如果 SSL_write 不成功（例如 WANT_READ），则函数返回选择/轮询循环。看这里，当使用非阻塞套接字时，什么都不用做，但是可以使用 select() 来检查需要的条件。 [openssl.org/docs/man1.0.2/man3/SSL_write.html]
我刚刚在我的问题中添加了一条注释，基本上，我将专门使用 TLS 1.3，所以一旦建立连接，我认为我不需要担心 WANT_WRITE 和 WANT_READ。相关问题：OpenSSL 文档说 SSL_Read 将返回 TLS 记录。这是否意味着每个 SSL_Write 中的数据都被视为单独的记录（消息），并且 SSL_Read 将继续请求数据，直到它能够组装完整的记录（消息）？
关于 TLS 1.3 的有趣点。对于 SSL_read，根据文档，它似乎是肯定的，它“基于 SSL/TLS 记录......只有在完全接收到记录时，才能处理它”。至于SSL_write，我觉得单次调用可以生成多条记录。
可以从两个不同的线程同时调用 SSL_read 和 SSL_write 吗？例如如果 SSL_read 被阻塞（阻塞套接字）等待数据，是否可以让另一个线程调用 SSL_write？