SSL类型的BIO
---根据openssl doc\crypto\bio_f_ssl.pod翻译和自己的理解写成
（作者：DragonKing, Mail: wzhah@263.net ,发布于：http://openssl.126.com 之openssl专业论坛）
从名字就可以看出，这是一个非常重要的BIO类型，它封装了openssl里面的ssl规则和函数，相当于提供了一个使用SSL很好的有效工具，一个很好的助手。其定义（openssl\bio.h,openssl\ssl.h）如下：
BIO_METHOD *BIO_f_ssl(void);
#define BIO_set_ssl(b,ssl,c) BIO_ctrl(b,BIO_C_SET_SSL,c,(char *)ssl)
#define BIO_get_ssl(b,sslp) BIO_ctrl(b,BIO_C_GET_SSL,0,(char *)sslp)
#define BIO_set_ssl_mode(b,client) BIO_ctrl(b,BIO_C_SSL_MODE,client,NULL)
#define BIO_set_ssl_renegotiate_bytes(b,num) BIO_ctrl(b,BIO_C_SET_SSL_RENEGOTIATE_BYTES,num,NULL);
#define BIO_set_ssl_renegotiate_timeout(b,seconds) BIO_ctrl(b,BIO_C_SET_SSL_RENEGOTIATE_TIMEOUT,seconds,NULL);
#define BIO_get_num_renegotiates(b) BIO_ctrl(b,BIO_C_SET_SSL_NUM_RENEGOTIATES,0,NULL);
BIO *BIO_new_ssl(SSL_CTX *ctx,int client);
BIO *BIO_new_ssl_connect(SSL_CTX *ctx);
BIO *BIO_new_buffer_ssl_connect(SSL_CTX *ctx);
int BIO_ssl_copy_session_id(BIO *to,BIO *from);
void BIO_ssl_shutdown(BIO *bio);
#define BIO_do_handshake(b) BIO_ctrl(b,BIO_C_DO_STATE_MACHINE,0,NULL)
该类型BIO的实现文件在ssl\bio_ssl.c里面，大家可以参看这个文件得到详细的函数实现信息。
【BIO_f_ssl】
该函数返回一个SSL类型的BIO_METHOD结构，其定义如下：
static BIO_METHOD methods_sslp=
{
BIO_TYPE_SSL,"ssl",
ssl_write,
ssl_read,
ssl_puts,
NULL, /* ssl_gets, */
ssl_ctrl,
ssl_new,
ssl_free,
ssl_callback_ctrl,
};
可见，SSL类型BIO不支持BIO_gets的功能。
BIO_read和BIO_write函数调用的时候，SSL类型的BIO会使用SSL协议进行底层的I/O操作。如果此时SSL连接并没有建立，那么就会在调用第一个IO函数的时候先进行连接的建立。
如果使用BIO_push将一个BIO附加到一个SSL类型的BIO上，那么SSL类型的BIO读写数据的时候，它会被自动调用。
BIO_reset调用的时候，会调用SSL_shutdown函数关闭目前所有处于连接状态的SSL，然后再对下一个BIO调用BIO_reset，这功能一般就是将底层的传输连接断开。调用完成之后，SSL类型的BIO就处于初始的接受或连接状态。
如果设置了BIO关闭标志，那么SSL类型BIO释放的时候，内部的SSL结构也会被SSL_free函数释放。
【BIO_set_ssl】
该函数设置SSL类型BIO的内部ssl指针指向ssl，同时使用参数c设置了关闭标志。
【BIO_get_ssl】
该函数返回SSL类型BIO的内部的SSL结构指针，得到该指针后，可以使用标志的SSL函数对它进行操作。
【BIO_set_ssl_mode】
该函数设置SSL的工作模式，如果参数client是1，那么SSL工作模式为客户端模式，如果client为0，那么SSL工作模式为服务器模式。
【BIO_set_ssl_renegotiate_bytes】
该函数设置需要重新进行session协商的读写数据的长度为num。当设置完成后，在没读写的数据一共到达num字节后，SSL连接就会自动重新进行session协商，这可以加强SSL连接的安全性。参数num最少为512字节。
【BIO_set_ssl_renegotiate_timeout】
该函数跟上述函数一样都是为了加强SSL连接的安全性的。不同的是，该函数采用的参数是时间。该函数设置重新进行session协商的时间，其单位是秒。当SSL session连接建立的时间到达其设置的时间时，连接就会自动重新进行session协商。
【BIO_get_num_renegotiates】
该函数返回SSL连接在因为字节限制或时间限制导致session重新协商之前总共读写的数据长度。
【BIO_new_ssl】
该函数使用ctx参数所代表的SSL_CTX结构创建一个SSL类型的BIO，如果参数client为非零值，就使用客户端模式。
【BIO_new_ssl_connect】
该函数创建一个包含SSL类型BIO的新BIO链，并在后面附加了一个连接类型的BIO。
方便而且有趣的是，因为在filter类型的BIO里，如果是该BIO不知道（没有实现）BIO_ctrl操作，它会自动把该操作传到下一个BIO进行调用，所以我们可以在调用本函数得到BIO上直接调用BIO_set_host函数来设置服务器名字和端口，而不需要先找到连接BIO。
【BIO_new_buffer_ssl_connect】
创建一个包含buffer型的BIO，一个SSL类型的BIO以及一个连接类型的BIO。
【BIO_ssl_copy_session_id】
该函数将BIO链from的SSL Session ID拷贝到BIO链to中。事实上，它是通过查找到两个BIO链中的SSL类型BIO，然后调用SSL_copy_session_id来完成操作的。
【BIO_ssl_shutdown】
该函数关闭一个BIO链中的SSL连接。事实上，该函数通过查找到该BIO链中的SSL类型BIO，然后调用SSL_shutdown函数关闭其内部的SSL指针。
【BIO_do_handshake】
该函数在相关的BIO上启动SSL握手过程并建立SSL连接。连接成功建立返回1，否则返回0或负值，如果连接BIO是非阻塞型的BIO，此时可以调用BIO_should_retry函数以决定释放需要重试。如果调用该函数的时候SSL连接已经建立了，那么该函数不会做任何事情。一般情况下，应用程序不需要直接调用本函数，除非你希望将握手过程跟其它IO操作分离开来。
需要注意的是，如果底层是阻塞型（openssl帮助文档写的是非阻塞型,non blocking,但是根据上下文意思已经BIO的其它性质，我个人认为是阻塞型，blocking才是正确的）的BIO，在一些意外的情况SSL类型BIO下也会发出意外的重试请求，如在执行BIO_read操作的时候如果启动了session重新协商的过程就会发生这种情况。在0.9.6和以后的版本，可以通过SSL的标志SSL_AUTO_RETRY将该类行为禁止，这样设置之后，使用阻塞型传输的SSL类型BIO就永远不会发出重试的请求。
【例子】
1.一个SSL/TLS客户端的例子，完成从一个SSL/TLS服务器返回一个页面的功能。其中IO操作的方法跟连接类型BIO里面的例子是相同的。
BIO *sbio, *out;
int len;
char tmpbuf[1024];
SSL_CTX *ctx;
SSL *ssl;
ERR_load_crypto_strings();
ERR_load_SSL_strings();
OpenSSL_add_all_algorithms();
//如果系统平台不支持自动进行随机数种子的设置，这里应该进行设置(seed PRNG)
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_client_method());
//通常应该在这里设置一些验证路径和模式等，因为这里没有设置，所以该例子可以跟使用任意CA签发证书的任意服务器建立连接
sbio = BIO_new_ssl_connect(ctx);
BIO_get_ssl(sbio, &ssl);
if(!ssl) {
fprintf(stderr, "Can't locate SSL pointer\n");
}
/* 不需要任何重试请求*/
SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY);
//这里你可以添加对SSL的其它一些设置
BIO_set_conn_hostname(sbio, "localhost:https");
out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE);
if(BIO_do_connect(sbio) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error connecting to server\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
if(BIO_do_handshake(sbio) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error establishing SSL connection\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
}
/* 这里可以添加检测SSL连接的代码，得到一些连接信息*/
BIO_puts(sbio, "GET / HTTP/1.0\n\n");
for(;;) {
len = BIO_read(sbio, tmpbuf, 1024);
if(len <= 0) break;
BIO_write(out, tmpbuf, len);
}
BIO_free_all(sbio);
BIO_free(out);
2.一个简单的服务器的例子。它使用了buffer类型的BIO，从而可以使用BIO_gets从一个SSL类型的BIO读取数据。它创建了一个包含客户端请求的随机web页，并把请求信息输出到标准输出设备。
BIO *sbio, *bbio, *acpt, *out;
int len;
char tmpbuf[1024];
SSL_CTX *ctx;
SSL *ssl;
ERR_load_crypto_strings();
ERR_load_SSL_strings();
OpenSSL_add_all_algorithms();
//可能需要进行随机数的种子处理（seed PRNG）
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
if (!SSL_CTX_use_certificate_file(ctx,"server.pem",SSL_FILETYPE_PEM)
|| !SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx,"server.pem",SSL_FILETYPE_PEM)
|| !SSL_CTX_check_private_key(ctx)) {
fprintf(stderr, "Error setting up SSL_CTX\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return 0;
}
//可以在这里设置验证路径，DH和DSA算法的临时密钥回调函数等等
/* 创建一个新的服务器模式的SSL类型BIO*/
sbio=BIO_new_ssl(ctx,0);
BIO_get_ssl(sbio, &ssl);
if(!ssl) {
fprintf(stderr, "Can't locate SSL pointer\n");
}
/* 不需要任何重试请求 */
SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY);
/* 创建一个Buffer类型BIO */
bbio = BIO_new(BIO_f_buffer());
/* 加到BIO链上*/
sbio = BIO_push(bbio, sbio);
acpt=BIO_new_accept("4433");
/*
当一个新连接建立的时候，我们可以将sbio链自动插入到连接所在的BIO链中去。这时候，这个BIO链(sbio)就被accept类型BIO吞并了，并且当accept类型BIO释放的时候，它会自动被释放。
*/
BIO_set_accept_bios(acpt,sbio);
out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE);
/* 设置 accept BIO */
if(BIO_do_accept(acpt) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error setting up accept BIO\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return 0;
}
/* 等待连接的建立 */
if(BIO_do_accept(acpt) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error in connection\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return 0;
}
/*
因为我们只想处理一个连接，所以可以删除和释放 accept BIO了
*/
sbio = BIO_pop(acpt);
BIO_free_all(acpt);
if(BIO_do_handshake(sbio) <= 0) {
fprintf(stderr, "Error in SSL handshake\n");
ERR_print_errors_fp(stderr);
return 0;
}
BIO_puts(sbio, "HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-type: text/html\r\n\r\n");
BIO_puts(sbio, "<pre>\r\nConnection Established\r\nRequest headers:\r\n");
BIO_puts(sbio, "--------------------------------------------------\r\n");
for(;;) {
len = BIO_gets(sbio, tmpbuf, 1024);
if(len <= 0) break;
BIO_write(sbio, tmpbuf, len);
BIO_write(out, tmpbuf, len);
/* 查找请求头的结束标准空白行*/
if((tmpbuf[0] == '\r') || (tmpbuf[0] == '\n')) break;
}
BIO_puts(sbio, "--------------------------------------------------\r\n");
BIO_puts(sbio, "</pre>\r\n");
/* 因为使用了buffer类型的BIO，我们最好调用BIO_flush函数 */
BIO_flush(sbio);
BIO_free_all(sbio);
