DTLS 클라이언트

이 예제는 클라이언트 측 DTLS 연결을 구현하는 방법을 보여줍니다.

DTLS 클라이언트 예제의 스크린샷.

참고: 이 DTLS 클라이언트 예제는 DTLS 서버 예제와 함께 실행하도록 설계되었습니다.

이 DTLS 클라이언트 예제는 하나 또는 여러 개의 DTLS 서버와 여러 개의 DTLS 연결을 설정할 수 있습니다. 클라이언트 측 DTLS 연결은 DtlsAssociation 클래스를 통해 구현됩니다. 이 클래스는 데이터그램을 읽고 쓰기 위해 ` QUdpSocket `를 사용하고, 암호화를 위해 ` QDtls `를 사용합니다:

class DtlsAssociation : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    DtlsAssociation(const QHostAddress &address, quint16 port,
                    const QString &connectionName);
    ~DtlsAssociation();
    void startHandshake();

signals:
    void errorMessage(const QString &message);
    void warningMessage(const QString &message);
    void infoMessage(const QString &message);
    void serverResponse(const QString &clientInfo, const QByteArray &datagraam,
                        const QByteArray &plainText);

private slots:
    void udpSocketConnected();
    void readyRead();
    void handshakeTimeout();
    void pskRequired(QSslPreSharedKeyAuthenticator *auth);
    void pingTimeout();

private:
    QString name;
    QUdpSocket socket;
    QDtls crypto;

    QTimer pingTimer;
    unsigned ping = 0;

    Q_DISABLE_COPY(DtlsAssociation)
};

생성자는 새로운 DTLS 연결에 대한 최소 TLS 구성을 설정하고, 서버의 주소와 포트를 지정합니다:

    ...
auto configuration = QSslConfiguration::defaultDtlsConfiguration();
configuration.setPeerVerifyMode(QSslSocket::VerifyNone);
crypto.setPeer(address, port);
crypto.setDtlsConfiguration(configuration);
    ...

QDtls::handshakeTimeout() 신호는 핸드셰이크 단계에서 발생하는 패킷 손실 및 재전송을 처리하기 위해 handleTimeout() 슬롯에 연결됩니다:

    ...
connect(&crypto, &QDtls::handshakeTimeout, this, &DtlsAssociation::handshakeTimeout);
    ...

서버로부터의 데이터그램만 수신하도록 보장하기 위해, UDP 소켓을 서버에 연결합니다:

    ...
socket.connectToHost(address.toString(), port);
    ...

QUdpSocket::readyRead() 신호는 readyRead() 슬롯에 연결됩니다:

    ...
connect(&socket, &QUdpSocket::readyRead, this, &DtlsAssociation::readyRead);
    ...

서버와의 보안 연결이 설정되면, DtlsAssociation 객체가 타이머를 사용하여 서버에 짧은 핑 메시지를 전송합니다:

pingTimer.setInterval(5000);
connect(&pingTimer, &QTimer::timeout, this, &DtlsAssociation::pingTimeout);

startHandshake()는 서버와의 핸드셰이크를 시작합니다:

void DtlsAssociation::startHandshake()
{
    if (socket.state() != QAbstractSocket::ConnectedState) {
        emit infoMessage(tr("%1: connecting UDP socket first ...").arg(name));
        connect(&socket, &QAbstractSocket::connected, this, &DtlsAssociation::udpSocketConnected);
        return;
    }

    if (!crypto.doHandshake(&socket))
        emit errorMessage(tr("%1: failed to start a handshake - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString()));
    else
        emit infoMessage(tr("%1: starting a handshake").arg(name));
}

readyRead() 슬롯은 서버에서 전송된 데이터그램을 읽습니다:

QByteArray dgram(socket.pendingDatagramSize(), Qt::Uninitialized);
const qint64 bytesRead = socket.readDatagram(dgram.data(), dgram.size());
if (bytesRead <= 0) {
    emit warningMessage(tr("%1: spurious read notification?").arg(name));
    return;
}

dgram.resize(bytesRead);

핸드셰이크가 이미 완료된 경우, 이 데이터그램은 복호화됩니다:

if (crypto.isConnectionEncrypted()) {
    const QByteArray plainText = crypto.decryptDatagram(&socket, dgram);
    if (plainText.size()) {
        emit serverResponse(name, dgram, plainText);
        return;
    }

    if (crypto.dtlsError() == QDtlsError::RemoteClosedConnectionError) {
        emit errorMessage(tr("%1: shutdown alert received").arg(name));
        socket.close();
        pingTimer.stop();
        return;
    }

    emit warningMessage(tr("%1: zero-length datagram received?").arg(name));
} else {

그렇지 않은 경우, 핸드셰이크를 계속 진행하려고 시도합니다:

    if (!crypto.doHandshake(&socket, dgram)) {
        emit errorMessage(tr("%1: handshake error - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString()));
        return;
    }

핸드셰이크가 완료되면 첫 번째 핑 메시지를 전송합니다:

    if (crypto.isConnectionEncrypted()) {
        emit infoMessage(tr("%1: encrypted connection established!").arg(name));
        pingTimer.start();
        pingTimeout();
    } else {

pskRequired() 슬롯은 핸드셰이크 단계에서 필요한 사전 공유 키(PSK)를 제공합니다:

void DtlsAssociation::pskRequired(QSslPreSharedKeyAuthenticator *auth)
{
    Q_ASSERT(auth);

    emit infoMessage(tr("%1: providing pre-shared key ...").arg(name));
    auth->setIdentity(name.toLatin1());
    auth->setPreSharedKey(QByteArrayLiteral("\x1a\x2b\x3c\x4d\x5e\x6f"));
}

참고: 간결성을위해 pskRequired()의 정의는 지나치게 단순화되었습니다. ` QSslPreSharedKeyAuthenticator ` 클래스의 문서에서는 이 슬롯을 올바르게 구현하는 방법에 대해 자세히 설명하고 있습니다.

pingTimeout()은 서버에 암호화된 메시지를 전송합니다:

void DtlsAssociation::pingTimeout()
{
    static const QString message = QStringLiteral("I am %1, please, accept our ping %2");
    const qint64 written = crypto.writeDatagramEncrypted(&socket, message.arg(name).arg(ping).toLatin1());
    if (written <= 0) {
        emit errorMessage(tr("%1: failed to send a ping - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString()));
        pingTimer.stop();
        return;
    }

    ++ping;
}

핸드셰이크 단계에서 클라이언트는 패킷 손실로 인해 발생할 수 있는 타임아웃을 처리해야 합니다. handshakeTimeout() 슬롯은 핸드셰이크 메시지를 재전송합니다:

void DtlsAssociation::handshakeTimeout()
{
    emit warningMessage(tr("%1: handshake timeout, trying to re-transmit").arg(name));
    if (!crypto.handleTimeout(&socket))
        emit errorMessage(tr("%1: failed to re-transmit - %2").arg(name, crypto.dtlsErrorString()));
}

클라이언트 연결이 종료되기 전에 해당 DTLS 연결을 반드시 종료해야 합니다:

DtlsAssociation::~DtlsAssociation()
{
    if (crypto.isConnectionEncrypted())
        crypto.shutdown(&socket);
}

오류 메시지, 정보 메시지 및 서버로부터 수신된 복호화된 응답은 UI를 통해 표시됩니다:

const QString colorizer(QStringLiteral("<font color=\"%1\">%2</font><br>"));

void MainWindow::addErrorMessage(const QString &message)
{
    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("Crimson"), message));
}

void MainWindow::addWarningMessage(const QString &message)
{
    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("DarkOrange"), message));
}

void MainWindow::addInfoMessage(const QString &message)
{
    ui->clientMessages->insertHtml(colorizer.arg(QStringLiteral("DarkBlue"), message));
}

void MainWindow::addServerResponse(const QString &clientInfo, const QByteArray &datagram,
                                   const QByteArray &plainText)
{
    static const QString messageColor = QStringLiteral("DarkMagenta");
    static const QString formatter = QStringLiteral("<br>---------------"
                                                    "<br>%1 received a DTLS datagram:<br> %2"
                                                    "<br>As plain text:<br> %3");

    const QString html = formatter.arg(clientInfo, QString::fromUtf8(datagram.toHex(' ')),
                                       QString::fromUtf8(plainText));
    ui->serverMessages->insertHtml(colorizer.arg(messageColor, html));
}

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