2022年11月整的活儿。我看周围的人去网上去抄一篇C/C++/Java的Socket聊天实验室基本就能很好的把作业交差了，而我则选择用刚学的Go写一个用TLS加密Socket实验室。这几天整理了以下当时的代码，用GPT4生成使用TCP，UDP，TLS的Socker服务，重新温习一下Go语言的的操作。

TCP

tcp_server.go

package main // 声明main包
import ( // 导入需要的包
  "bufio" // 带缓冲的IO操作包
  "fmt" // 格式化和打印
  "net" // 网络操作包
  "strings" // 字符串操作包
)
func main() { // 主函数
  fmt.Println("Starting server...") // 打印启动服务器的信息
  listener, _ := net.Listen("tcp", ":8080") // 监听8080端口
  for { // 无限循环 保持服务器运行
    conn, _ := listener.Accept() // 接收新的连接
    go handleRequest(conn) // 单独的goroutine处理连接
  }
}
func handleRequest(conn net.Conn) { // 处理请求的函数
  defer conn.Close() // 函数结束时关闭连接
  reader := bufio.NewReader(conn) // 从连接中读取
  message, _ := reader.ReadString('\n') // 读取字符串直到\n
  message = strings.TrimSpace(message) // 去掉字符串两边的空格
  fmt.Printf("Received: %s\n", message) // 打印接收到的消息
  conn.Write([]byte("Message received.\n")) // 响应客户端
}

一个简单的TCP Socket Server，不涉及对conn的存储

聊天室需要利用对conn的存储进行实现

UDP

udp_server.go

package main // 声明main包
import (
    "fmt" // 格式化和打印输出
    "net" // 网络操作包
)
func main() {
    p := make([]byte, 2048) // 创建一个2048字节的缓冲区
    addr := net.UDPAddr{
        Port: 12345, // 监听端口
        IP:   net.ParseIP("127.0.0.1"), // 监听接口
    }
    ser, err := net.ListenUDP("udp", &addr) // 监听UDP端口
    if err != nil {
        fmt.Printf("Some error %v", err) // 如果监听失败,打印错误
        return
    }
    for { // 无限循环,持续监听
        _, remoteaddr, err := ser.ReadFromUDP(p) // 读取一个UDP数据报文
        fmt.Printf("Read a message from %v %s \n", remoteaddr, p) // 打印客户端地址和内容
        if err != nil { // 如果读取失败
            fmt.Printf("Some error %v", err)
            continue
        }
        go sendResponse(ser, remoteaddr) // 开启goroutine回复客户端
    }
}
func sendResponse(conn *net.UDPConn, addr *net.UDPAddr) {
    _, err := conn.WriteToUDP([]byte("From server: Hello I got your mesage "), addr) //回复客户端
    if err != nil {
        fmt.Printf("Couldn't send response %v", err) // 如果回复失败,打印错误
    }
}

udp_client.go

go run udp_client.go 127.0.0.1:12345
package main
import (
  "fmt" // 格式化和打印输出包
  "net" // 网络操作包
  "os"   // 操作系统功能包
)
func main() {
  if len(os.Args) != 2 { // 检查命令行参数数量
    fmt.Fprintf(os.Stderr, "Usage: %s host:port", os.Args[0]) // 打印使用说明
    os.Exit(1) // 退出程序
  }
  service := os.Args[1] // 获取服务地址
  udpAddr, err := net.ResolveUDPAddr("udp4", service) // 解析UDP地址
  CheckError(err) // 检查错误
  conn, err := net.DialUDP("udp", nil, udpAddr) // 拨号UDP服务
  CheckError(err) // 检查错误
  defer conn.Close() // 函数结束时关闭连接
  _, err = conn.Write([]byte("Hello from client")) // 发送数据
  CheckError(err) // 检查错误
  var buf [512]byte // 创建512字节缓冲区
  n, err := conn.Read(buf[0:]) // 读取数据
  CheckError(err) // 检查错误
  fmt.Println(string(buf[0:n])) // 打印接收到的数据
  os.Exit(0) // 正常退出
}
func CheckError(err error) { // 错误检查函数
  if err != nil {
    fmt.Fprintf(os.Stderr, "Fatal error: %s", err.Error())
    os.Exit(1)
  }
}

TLS

先用OpenSSL生成公钥和私钥证书

# 1. 生成私钥
openssl genrsa -out private.key 2048
# 2. 基于私钥生成证书签名请求(CSR)
openssl req -new -key private.key -out cert.csr
# 3. 生成自签名证书
openssl x509 -req -days 365 -in cert.csr -signkey private.key -out cert.crt
# 4. 查看证书内容
openssl x509 -in cert.crt -text -noout

转成pem文件

# 私钥
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in private.key -out private.pem -nocrypt
# 证书
openssl x509 -in cert.crt -out cert.pem -outform PEM

用Claude 2和GPT4都没有生成可用的代码，最后用ChatGPT生成了下面代码

tls_server.go

package main
import (
  "crypto/tls"
  "fmt"
  "io"
  "log"
  "net"
)
func handleConnection(conn net.Conn) {
  defer conn.Close()
  // 在这里处理连接
  buf := make([]byte, 1024)
  for {
    n, err := conn.Read(buf)
    if err != nil {
      if err != io.EOF {
        fmt.Println("读取错误:", err)
      }
      break
    }
    fmt.Printf("收到消息：%s\n", string(buf[:n]))
  }
}
func main() {
  // 加载服务器证书和私钥
  cert, err := tls.LoadX509KeyPair("cert.pem", "key.pem")
  if err != nil {
    log.Fatal("加载证书失败：", err)
  }
  // 创建TLS配置
  config := &tls.Config{
    Certificates: []tls.Certificate{cert},
    // Rand:         rand.Reader,
  }
  // 创建监听器
  listener, err := tls.Listen("tcp", ":443", config)
  if err != nil {
    log.Fatal("监听失败：", err)
  }
  defer listener.Close()
  fmt.Println("等待客户端连接...")
  for {
    // 接受连接并处理
    conn, err := listener.Accept()
    if err != nil {
      log.Fatal("接受连接失败：", err)
    }
    fmt.Println("客户端已连接：", conn.RemoteAddr())
    go handleConnection(conn)
  }
}

tls_client.go

package main
import (
  "crypto/tls"
  "fmt"
  "log"
  "os"
  "os/signal"
  "syscall"
)
func main() {
  // 加载客户端证书和私钥
  cert, err := tls.LoadX509KeyPair("cert.pem", "key.pem")
  if err != nil {
    log.Fatal("加载证书失败：", err)
  }
  // 创建TLS配置
  config := &tls.Config{
    Certificates:       []tls.Certificate{cert},
    InsecureSkipVerify: true, // 忽略服务器端证书验证（仅用于示例，请勿在生产环境中使用）
  }
  // 连接服务器
  conn, err := tls.Dial("tcp", "127.0.0.1:443", config)
  if err != nil {
    log.Fatal("连接服务器失败：", err)
  }
  defer conn.Close()
  fmt.Println("已连接到服务器。可以开始发送消息了。")
  // 启动信号监听器以便优雅地关闭连接
  go func() {
    sigCh := make(chan os.Signal, 1)
    signal.Notify(sigCh, os.Interrupt, syscall.SIGTERM)
    <-sigCh
    fmt.Println("收到退出信号。关闭连接...")
    conn.Close()
  }()
  // 处理用户输入并发送消息
  buf := make([]byte, 1024)
  for {
    n, err := os.Stdin.Read(buf)
    if err != nil {
      log.Fatal("读取输入错误：", err)
    }
    _, err = conn.Write(buf[:n])
    if err != nil {
      log.Fatal("发送消息失败：", err)
    }
  }
}

抓出来的包不是TLS

pP6q2SP.md.png

但内容确实是加密的

pP6qRQf.md.png

与纯TCP的连接做个对照

pP6qfOS.png

但我手头上的最早的网络实验里，Wireshark可以找到TLS的握手包

pP6q5wQ.md.png

然后第二天早上在跑一遍ChatGPT写的程序，TLS1.3就被识别出来了

pP6q4eg.md.png

所以这个乌龙应该是Wireshark在IPv6上抓包引起的

Wireshark解密

常规办法：

通过设置WSSLKEYLOGFILE进行导出（仅对浏览器有效）

那就会引出下一个问题：我自己写的程序怎么办？

通过导入私钥的办法解决，这个方法用两个限制条件

  1. 必须要有完整的握手包（Client Hello还有Client Key Exchange，因此TLS版本必须小于1.3）
  2. 解密套件仅限于TLS_RSA_开头的Suite

pP6q7Yn.md.png

对此，需要对服务端和客户端TLS的config做出修改，添加相关限制

MinVersion:         tls.VersionTLS12,
MaxVersion:         tls.VersionTLS12,
CipherSuites: []uint16{
    tls.TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA,
    tls.TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA,
},

满足上述条件即可通过导入私钥抓包

pP6qTFs.md.png

由此可见，就算是服务器丢了私钥，使用TLS1.3的情况下也无法对数据包解密

总结

Sever最终进入死循环，在循环中接收到conn后转移到goroutine中解决

实现聊天室就需要建立连接池，建一个Map或和Array的全局变量把连接添加进去即可。

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