mbedTLS（PolarSSL）简单思路和函数笔记（Client端）

OpenSSL一直以来各种被诟病，具体挑了哪些刺，本文就不深究。作为OpenSSL有很多替代，我了解到的有cyaSSL（WolfSSL）和PolorSSL。其中PolarSSL已经被ARM收购了，改名为mbedTLS。本文列举了作为一个SSL client端，应该如何使用mbedTLS。
本文可以搭配我上一篇文章OpenSSL一起看；单独看也没问题

本文地址：https://segmentfault.com/a/1190000005998141

Reference

mbed TLS tutorial - Knowledge Base
ARMmbed / mbedtls / programs / ssl / ssl_client1.c

mbedTLS 基本使用

与传统 socket 的对比

传统的socket-based的程序，依照顺序，作为client要做以下的函数调用：

gethostbyname()
socket()
connect()
write()
read()

改成SSL之后，mbedTLS对应上述函数，分别对应为：

gethostbyname()   \ 
socket()          -+--> mbedtls_net_connect() + mbedtls_ssl_handshake()
connect()         /
write()           ----> mbedtls_ssl_write()
read()            ----> mbedtls_ssl_read()

当然，实际情况下，会使用更多的其他函数。具体（最简单的）流程见下文

数据结构

mbedtls_net_context：目前只有文件描述符，可以用于适配异步I/O库
mbedtls_ssl_context：保存SSL基本数据
mbedtls_ssl_config
mbedtls_ctr_drbg_context
mbedtls_entropy_context：保存熵配置
mbedtls_x509_crt：保存认证信息

Init 阶段

下面是init阶段需要调用的各函数。函数的参数，在调用的时候按照上面的函数类型一个一个传入就行了

mbedtls_net_init()
mbedtld_ssl_init()
mbedtld_ssl_config_init()
mbedtls_ctr_drbg_init()
mbedtld_x509_crt_init()
mbedtls_entropy_init()
mebdtls_ctr_drbg_seed()

其中mebdtls_ctr_drbg_seed()可以指定熵函数。如果回调使用默认的mbedtls_entropy_func的话，可以传入一个初始的熵seed，也可以NULL

Connect 阶段

mbedtls_net_connect()：参数是server和端口，均为字符串。server可以使域名或者IP字符串。最后一个参数使用MBEDTLS_NET_PROTO_TCP即可。端口号不仅仅可以传入数字字符串，也可以类似于get_addrinfo函数的protocol参数那样，传入类似于“HTTPS”这样的可读化字符串。

mbedtls_ssl_config_defaults()：

适配异步I/O库

经实验，mbedTLS是可以顺利适配libev的，Good！（libuv没有实际试过，不过应该也是OK的）
什么？问我怎么不适配libevent? 要用libevent的话就用封装了OpenSSL的bufferevent去啦

适配的具体思路，可以查看本文的评论中我和 breeze0924 的留言。

此外，还有两位同学也做了相应的适配：

1. @gemini 写了一个 libuv demo
2. @yorkie 则把 mbedTLS 的客户端实现成功移植到了 ShadowNode 上

各位都是大神啊～～欢迎参考～～

姊妹篇

OpenSSL 简单思路和函数笔记

作为 client 适配 libev 调用过程

以下是伪代码，有点多，从最简单的main()入手就好：

一些自定义的数据结构

typedef struct _MBEDTLS_SESSION {
    mbedtls_net_context      mbedNetCtx;
    mbedtls_ssl_context      mbedSslCtx;
    mbedtls_ssl_config       mbedSslConf;
    mbedtls_ctr_drbg_context mbedDrbgCtx;
    mbedtls_entropy_context  mbedEtpyCtx;
    mbedtls_x509_crt         mbedX509Crt;
} MbedTLSSession_st;


typedef struct SSL_SESSION {
    struct ev_io         *libevWatcher;
    MbedTLSSession_st    mbedIntf;
} SSLSession_st;

MbedTLS初始化

MbedTlsClientInit(MbedTLSSession_st *session, void *entropy, size_t entropyLen)
{
    mbedtls_net_init(&(session->mbedNetCtx));
    mbedtls_ssl_init(&(session->mbedSslCtx));
    mbedtls_ssl_config_init(&(session->mbedSslConf));
    mbedtls_ctr_drbg_init(&(session->mbedDrbgCtx));
    mbedtls_x509_crt_init(&(session->mbedX509Crt));

    mbedtls_entropy_init(&(session->mbedEtpyCtx));
    mbedtls_ctr_drbg_seed(&(session->mbedDrbgCtx), 
                            mbedtls_entropy_func, 
                            &(session->mbedEtpyCtx), 
                            (unsigned char *)entropy, 
                            entropyLen);
}

MbedTLS的 connect 动作

AMCMbedTlsClientConnect(MbedTLSSession_st *session, const char *serverHost, int serverPort)
{
    int callStat;
    char portStrBuff[16];

    snprintf(portStrBuff, sizeof(portStrBuff), "%d", serverPort);
    callStat = mbedtls_net_connect(&(session->mbedNetCtx), 
                                    serverHost, 
                                    portStrBuff, 
                                    MBEDTLS_NET_PROTO_TCP);
    _RETURN_IF_ERROR(callStat);

    callStat = mbedtls_ssl_config_defaults(&(session->mbedSslConf), 
                                            MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT, 
                                            MBEDTLS_SSL_TRANSPORT_STREAM, 
                                            MBEDTLS_SSL_PRESET_DEFAULT);
    _RETURN_IF_ERROR(callStat);

    mbedtls_ssl_conf_authmode(&(session->mbedSslConf), MBEDTLS_SSL_VERIFY_OPTIONAL);
    mbedtls_ssl_conf_ca_chain(&(session->mbedSslConf), &(session->mbedX509Crt), NULL);

    mbedtls_ssl_conf_rng(&(session->mbedSslConf), 
                            mbedtls_ctr_drbg_random, 
                            &(session->mbedDrbgCtx));
    //edtls_ssl_conf_dbg(&(session->mbedSslConf), NULL, NULL);

    mbedtls_ssl_set_bio(&(session->mbedSslCtx), 
                        &(session->mbedNetCtx), 
                        mbedtls_net_send, 
                        mbedtls_net_recv, 
                        mbedtls_net_recv_timeout);

    callStat = mbedtls_ssl_setup(&(session->mbedSslCtx), &(session->mbedSslConf));
    _RETURN_IF_ERROR(callStat);

    while((callStat = mbedtls_ssl_handshake(&(session->mbedSslCtx))) != 0)
    {
        if ((callStat != MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ)
            && (callStat != MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE))
        {
            return callStat;
        }
    }

    return 0;
}

主函数：

static SSLSession_st *g_session = NULL;

main()
{
    SSLSession_st session;
    char *pers = "hello world";
    
    MbedTlsClientInit(&(session.mbedIntf), pers, strlen(pers));
    
    mbedtls_ssl_write(...);        // 发送请求。我用的是https://www.bing.com，所以发送的是HTTP请求
    
    /* 下面开始配置 libev */
    session.libevWatcher = malloc(sizeof(session.libevWatcher));
    
    set_nonblock(session.mbedNetCtx.fd)
    ev_io_init(&(session.libevWatcher), _libev_callback, fd, EV_READ);        // 在callback 调用 mbedtls_ssl_read()
    ev_io_start(loop, &(session.libevWatcher));
    
    ev_loop(loop, 0);
}