面试题：Python套接字通信中防止中间人攻击的策略及实现

Question

在Python套接字通信场景下，详细说明中间人攻击的原理，以及你会采取哪些具体策略来防止此类攻击，并给出关键的代码片段来实现这些策略

Answer 1

中间人攻击原理

在Python套接字通信中，中间人攻击（MITM）的原理是攻击者在通信双方（客户端和服务器端）之间插入自己，拦截、篡改或伪造通信数据。攻击者通过欺骗客户端和服务器，使其认为攻击者是合法的通信对象，从而在不被察觉的情况下获取敏感信息或破坏通信。例如，攻击者可以冒充服务器接收客户端发送的登录凭证，或者篡改服务器返回给客户端的指令等。

防止中间人攻击的策略

1. 使用SSL/TLS加密：通过SSL/TLS协议对通信数据进行加密，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。Python中可以使用ssl模块来实现。
2. 证书验证：客户端验证服务器提供的数字证书，确保连接的是合法服务器，防止攻击者冒充。
3. 密钥交换：采用安全的密钥交换算法，如Diffie - Hellman，在通信双方之间安全地交换加密密钥。

关键代码片段

1. 使用SSL/TLS加密（服务器端示例）

import socket
import ssl

context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLSv1_2)
context.load_cert_chain(certfile="server.crt", keyfile="server.key")

bind_ip = '0.0.0.0'
bind_port = 9999

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind((bind_ip, bind_port))
server.listen(5)
print('Listening on {}:{}'.format(bind_ip, bind_port))

while True:
    client, addr = server.accept()
    ssl_client = context.wrap_socket(client, server_side=True)
    try:
        data = ssl_client.recv(1024)
        print('Received: {}'.format(data.decode('utf - 8')))
        ssl_client.send('Message received successfully'.encode('utf - 8'))
    except ssl.SSLError as e:
        print('SSL error: {}'.format(e))
    finally:
        ssl_client.close()

2. 使用SSL/TLS加密（客户端示例）

import socket
import ssl

context = ssl.SSLContext(ssl.PROTOCOL_TLSv1_2)
context.load_verify_locations(cafile="ca.crt")

target_host = '127.0.0.1'
target_port = 9999

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
ssl_client = context.wrap_socket(client, server_hostname=target_host)
ssl_client.connect((target_host, target_port))

ssl_client.send('Hello, server!'.encode('utf - 8'))
response = ssl_client.recv(1024)
print('Received: {}'.format(response.decode('utf - 8')))
ssl_client.close()

在上述代码中，服务器端通过context.load_cert_chain加载自己的证书和私钥，客户端通过context.load_verify_locations加载CA证书来验证服务器证书，从而有效防止中间人攻击。