c++ - boost asio ssl async_shutdown总是以错误结束？

Question

我有一个小型的ssl客户端，我已经在boost 1.55 asio中进行了编程，我试图弄清楚boost::asio::ssl::stream::async_shutdown()为什么总是失败。该客户端与boost文档中的ssl客户端示例非常相似(几乎相同)，因为它经历了boost::asio::ip::tcp::resolver::async_resolve()-> boost::asio::ssl::stream::async_connect()-> boost::asio::ssl::stream::async_handshake()回调序列。所有这一切都按预期工作，并且async_handshake()回调获得一个清晰的boost::system::error_code。

从async_handshake()回调中，我调用async_shutdown()(我不传输任何数据-此对象更多用于测试握手):

void ClientCertificateFinder::handle_handshake(const boost::system::error_code& e)
{
    if ( !e )
    {
        m_socket.async_shutdown( boost::bind( &ClientCertificateFinder::handle_shutdown_after_success, 
            this, 
            boost::asio::placeholders::error ) );
    }
    else
    {
        m_handler( e, IssuerNameList() );
    }
}

然后调用 handle_shutdown_after_success()，但总是出错？错误是 asio.misc中的value = 2，它是“文件末尾”。我已经在各种ssl服务器上进行了尝试，但似乎总是收到 asio.misc错误。那不是潜在的openssl错误向我暗示我可能以某种方式滥用了asio ...？

有人知道为什么会这样吗？我的印象是，关闭与 async_shutdown()的连接是正确的事情，但是我想我可以调用 boost::asio::ssl::stream.lowestlayer().close()从openssl下关闭套接字(如果这是这样做的预期方式)(实际上是asio ssl示例似乎表明这是关闭的正确方法)。

Answer 1

对于加密安全的关闭，双方必须通过调用boost::asio::ssl::stream或shutdown()并运行async_shutdown()对 io_service 执行关闭操作。如果操作以没有SSL category的error_code完成，并且未在部分关闭发生之前被取消，则说明该连接已安全关闭，并且基础传输可以重新使用或关闭。简单地关闭最低层可能会使 session 容易受到truncation attack攻击。

协议(protocol)和Boost.Asio API

在标准化TLS协议(protocol)和非标准化SSLv3协议(protocol)中，安全关闭涉及各方交换close_notify消息。就Boost.Asio API而言，任何一方都可以通过调用shutdown()或async_shutdown()来启动关闭操作，从而将close_notify消息发送给另一方，从而通知接收者发起者将不会在SSL连接上发送更多消息。根据规范，接收者必须以close_notify消息作为响应。 Boost.Asio不会自动执行此行为，并且要求接收者显式调用shutdown()或async_shutdown()。

该规范允许关闭的启动器在收到close_notify响应之前关闭其连接的读取侧。在应用协议(protocol)不希望重用基础协议(protocol)的情况下使用此方法。不幸的是，Boost.Asio当前(1.56)尚未为此功能提供直接支持。在Boost.Asio中，如果发生错误或当事方已发送和接收shutdown()消息，则close_notify操作被视为完成。操作完成后，应用程序可以重新使用基础协议(protocol)或将其关闭。

方案和错误代码

建立SSL连接后，关机期间会出现以下错误代码:

一方发起关闭，而远程方在不关闭协议(protocol)的情况下关闭或已经关闭了基础传输:

启动器的shutdown()操作将失败，并出现SSL短读取错误。

一方发起关闭并等待远程方关闭协议(protocol):

启动程序的关闭操作将以boost::asio::error::eof的错误值完成。

远程用户的shutdown()操作成功完成。

一方发起关闭，然后关闭基础协议(protocol)，而无需等待远程方关闭协议(protocol):

启动器的shutdown()操作将被取消，从而导致boost::asio::error::operation_aborted错误。这是以下详细信息中指出的解决方法的结果。

远程用户的shutdown()操作成功完成。

这些详细情况将在下面详细介绍。每个场景都用类似游标线的图来说明，指示每个参与者在完全相同的时间点正在做什么。

在甲方关闭连接而不协商关机的情况下，甲方调用 shutdown()。

在这种情况下，PartyB通过关闭基础传输而不首先在流上调用 shutdown()来违反关闭过程。一旦基础传输关闭，PartyA就会尝试启动 shutdown()。

 PartyA                              | PartyB
-------------------------------------+----------------------------------------
 ssl_stream.handshake(...);          | ssl_stream.handshake(...);
 ...                                 | ssl_stream.lowest_layer().close();
 ssl_stream.shutdown();              |

PartyA将尝试发送 close_notify消息，但是对基础传输的写入将失败，并带有 boost::asio::error::eof。由于PartyB违反了SSL关闭程序，Boost.Asio会将底层传输的 eof错误 explicitly map转换为SSL短读取错误。

if ((error.category() == boost::asio::error::get_ssl_category())
     && (ERR_GET_REASON(error.value()) == SSL_R_SHORT_READ))
{
  // Remote peer failed to send a close_notify message.
}

PartyA调用 shutdown()，然后PartyB关闭连接而不协商关闭。

在这种情况下，甲方发起关闭。但是，当PartyB收到 close_notify消息时，PartyB违反了关闭过程，因为在关闭基础传输之前从未明确使用 shutdown()做出响应。

 PartyA                              | PartyB
-------------------------------------+---------------------------------------
 ssl_stream.handshake(...);          | ssl_stream.handshake(...);
 ssl_stream.shutdown();              | ...
                                     | ssl_stream.lowest_layer().close();

一旦Boost.Asio的 shutdown()发送和接收完毕或发生错误，就认为Boost.Asio的 close_notify操作已完成，因此PartyA将发送 close_notify然后等待响应。甲方B在不发送 close_notify的情况下关闭了基础传输，这违反了SSL协议(protocol)。 PartyA的读取将以 boost::asio::error::eof失败，Boost.Asio会将其映射为SSL短读取错误。

PartyA启动 shutdown()并等待PartyB用 shutdown()响应。

在这种情况下，甲方将启动关机并等待甲方响应以关机。

 PartyA                              | PartyB
-------------------------------------+----------------------------------------
 ssl_stream.handshake(...);          | ssl_stream.handshake(...);
 ssl_stream.shutdown();              | ...
 ...                                 | ssl_stream.shutdown();

这是相当基本的关机，双方都发送和接收 close_notify消息。双方协商关闭后，基础传输可以重新使用或关闭。

PartyA的关闭操作将以boost::asio::error::eof的错误值完成。

PartyB的关闭操作将成功完成。

PartyA启动 shutdown()，但不等待PartyB响应。

在这种情况下，PartyA将启动关闭，然后在发送了 close_notify后立即关闭基础传输。甲方不等待甲方响应 close_notify消息。根据规范，这种类型的协商关闭是允许的，并且在实现中相当普遍。

如上所述，Boost.Asio不直接支持这种类型的关闭。 Boost.Asio的 shutdown()操作将等待远程对等方发送其 close_notify。但是，可以在仍坚持该规范的同时实现解决方法。

 PartyA                              | PartyB
-------------------------------------+---------------------------------------
 ssl_stream.handshake(...);          | ssl_stream.handshake(...)
 ssl_stream.async_shutdown(...);     | ...
 const char buffer[] = "";           | ...
 async_write(ssl_stream, buffer,     | ...
  [](...) { ssl_stream.close(); })   | ...
 io_service.run();                   | ...
 ...                                 | ssl_stream.shutdown();

甲方将启动异步关闭操作，然后启动异步写操作。用于写操作的缓冲区的长度必须为非零(上面使用了空字符)。否则，Boost.Asio将优化对无操作的写入。当 shutdown()操作运行时，它将 close_notify发送给PartyB，导致SSL关闭PartyA的SSL流的写端，然后异步等待PartyB的 close_notify。但是，由于PartyA的SSL流的写端已关闭，因此 async_write()操作将失败，并显示SSL错误，指示该协议(protocol)已关闭。

if ((error.category() == boost::asio::error::get_ssl_category())
     && (SSL_R_PROTOCOL_IS_SHUTDOWN == ERR_GET_REASON(error.value())))
{
  ssl_stream.lowest_layer().close();
}

然后，失败的 async_write()操作将显式关闭基础传输，从而导致正在等待PartyB的 async_shutdown()被取消的 close_notify操作。

尽管PartyA执行了SSL规范允许的关闭过程，但在关闭基础传输时，明确取消了shutdown()操作。因此，shutdown()操作的错误代码将具有boost::asio::error::operation_aborted的值。

PartyB的关闭操作将成功完成。

总而言之，Boost.Asio的SSL关闭操作有些棘手。在适当关闭期间，发起方和远程对等方的错误代码之间的不一致会使处理有些尴尬。通常，只要错误代码的类别不是SSL类别，就可以安全地关闭协议(protocol)。