Socket 传输层加密 - 简书

Periodic task system 作为任务调度的核心组件，
需要它工作在 100 多台服务器上，
这时需要对客户端进行认证，于是我想到的传输层加密。

首先抽象出传输层 Transport

import           Data.ByteString           (ByteString)
import           Network.Socket            (Socket)
import qualified Network.Socket            as Socket (close)
import           Network.Socket.ByteString (recv, sendAll)

data Transport = Transport { recvData :: Int -> IO ByteString
                           , sendData :: ByteString -> IO ()
                           , close    :: IO ()
                           }

makeSocketTransport :: Socket -> IO Transport
makeSocketTransport sock =
  return Transport { recvData = recv sock
                   , sendData = sendAll sock
                   , close    = Socket.close sock
                   }

定义传输层 Transport，它含有

• recvData 读取数据
• sendData 发送数据
• close 关闭传输层

并对 Socket 进行封装。

传输层 XOR 加密

利用 /dev/random 生成一个随机的二进制 KEY

dd if=/dev/random of=xor_key count=1024 bs=1

然后用这个 KEY 来加密传输层的数据。

用 Lazy 的形式来读取 KEY 文件

import qualified Data.ByteString.Lazy   as LB

key <- LB.readFile “xor_key”

在 Transport 中， KEY 需要循环使用，用 LB.cycle 来产生一个循环的 KEY 并将其保存在 IORef 中。

import           Data.IORef           (IORef, atomicModifyIORef', newIORef)

send_key <- newIORef $ LB.cycle key
recv_key <- newIORef $ LB.cycle key

XOR 的算法

import qualified Data.ByteString      as B

xorBS :: IORef LB.ByteString -> B.ByteString -> IO B.ByteString
xorBS ref bs = do
  xor' <$> atomicModifyIORef' ref (\v -> (LB.drop len v, LB.take len v))

 where  bs' = LB.fromStrict bs
        len = LB.length bs'
        xor' = B.pack . LB.zipWith xor bs'

最后封装 Transport

xorSendData transport bs = xorBS send_key bs >>= sendData transport
xorRecvData transport nbytes = xorBS recv_key =<< recvData transport nbytes

makeXORTransport :: Transport -> Transport
makeXORTransport transport = Transport { sendData = xorSendData transport
                                       , recvData = xorRecvData transport
                                       , close = close transport
                                       }

结语

简单的 Socket 传输层加密就这样完成了。
KEY 生成可以使用其它方式，比如图片、文件。
本文只是实现了 XOR 的方式，读者们也可以尝试的实现 TLS 等加密方式。

相关代码: Transport.hs XOR.hs

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