北京电子科技学院
《信息安全工程技术应用》课程设计报告
基于lua的wireshark插件开发
小组成员姓名：20211410周意凯
20211417黄琪凯
20211421文鑫河
指导教师： 娄嘉鹏
提交时间：2023年12月10日
一、设计方案及可行性分析
该代码是一个用于解析 TLS（Transport Layer Security）协议的 Lua 插件，可以作为 Wireshark 的一个解析器。通过解析不同类型的 TLS 协议记录，包括 Change Cipher Spec 协议、Alert 协议、Handshake 协议和 Record 协议，为每个记录设置相应的协议类型。这个插件主要用于网络数据包的分析和监控，可以增加 Wireshark 对于 TLS 协议的解析能力。
二、详细设计思路
1．系统体系结构，技术选择；
该插件基于 Lua 语言编写，作为 Wireshark 的 Lua 插件，用于解析 TLS 协议记录。Wireshark 是一个广泛使用的网络协议分析工具，而Lua作为一种脚本语言，能够很好地扩展Wireshark的功能。基于Wireshark的插件机制，Lua语言被用来实现对TLS协议记录的解析。
2．说明程序中用到的关键数据类型的定义，绘制关键程序的流程图，以及各子模块间 的调用关系图；
--------------------------------
| MyProtocol |
--------------------------------
| - dissectChangeCipherSpec() |
| - dissectAlert() |
| - dissectHandshake() |
| - dissectRecord() |
| - MyProtocol.dissector() |
--------------------------------
3. 面向对象技术可以用UML建模
-------------------------------------------
| MyProtocol |
-------------------------------------------
| + dissectChangeCipherSpec(buffer, pkt) |
| + dissectAlert(buffer, pkt) |
| + dissectHandshake(buffer, pkt, tree) |
| + dissectRecord(buffer, pkt) |
| + MyProtocol.dissector(buffer, pkt, tree)|
-------------------------------------------
4．列出测试目的、测试内容、测试结果，并对结果进行分析
测试目的：验证插件对于不同类型的TLS协议记录的解析准确性。
测试内容：输入不同类型的TLS协议记录数据包，检查插件解析出的协议类型和信息是否准确。
测试结果分析：分析每种类型的TLS协议记录数据包解析的结果，确认是否满足预期，并进行结果分析。
三、设计特色
该插件通过解析不同类型的 TLS 协议记录，提供了对 Change Cipher Spec、Alert、Handshake 和 Record 协议的解析。主要设计特色包括提供准确的协议解析结果，能够帮助网络管理员或安全分析人员更好地理解和分析 TLS 协议相关的数据包。
四、源代码及注释（没代码的不用写）
local my_protocol = Proto("MyProtocol", "My Protocol")
-- 子函数：处理TLS Change Cipher Spec Protocol
local function dissectChangeCipherSpec(buffer, pkt)
pkt.cols.protocol:set("TLS-Change Cipher Spec")
end
-- 子函数：处理TLS Alert Protocol
local function dissectAlert(buffer, pkt)
local level = buffer(5, 1):uint()
local description = buffer(6, 1):uint()
pkt.cols.protocol:set("TLS-Alert")
if level == 0x01 then
pkt.cols.info:set("Level: Warning")
if description == 0x0A then
pkt.cols.info:append(" - Description: Unexpected Message")
end
elseif level == 0x02 then
pkt.cols.info:set("Level: Fatal")
if description == 0x46 then
pkt.cols.info:append(" - Description: Protocol Version")
end
else
pkt.cols.info:set("Encrypted Alert")
end
end
local function dissectHandshake(buffer, pkt, tree)
local handshakeType = buffer(5, 1):uint()
pkt.cols.protocol:set("TLS-Handshake")
if handshakeType == 0x01 then
pkt.cols.info:set("Client Hello")
elseif handshakeType == 0x02 then
pkt.cols.info:set("Server Hello")
local isCertificate = buffer(0x5c, 1):uint()
if isCertificate == 0x0b then
pkt.cols.info:append(" - Certificate")
end
-- 读取加密算法和临时密钥
local cipherSuite = buffer(76, 2):uint()
local keyExchange = buffer(15, 28):bytes() -- 偏移调整
local keyExchangeString = tostring(keyExchange)
-- 打印加密算法和临时密钥到解析树中
local treeItem = tree:add(my_protocol, buffer(), "Encryption Algorithm and Temporary Key")
if cipherSuite == 0x003c then
treeItem:add("RSA Authentication Algorithm:", "RSA Authentication Algorithm Used")
treeItem:add("AES Encryption Algorithm:", "AES Encryption Algorithm Used")
treeItem:add("SHA-256 Integrity Protection Algorithm:", "SHA-256 Integrity Protection Algorithm Used")
treeItem:add("Key Exchange:", keyExchangeString)
end
elseif handshakeType == 0x10 then
pkt.cols.info:set("Key Exchange")
local isChangeCipherSpec = buffer(0x010b, 1):uint()
if isChangeCipherSpec == 0x14 then
pkt.cols.info:append(" - Change Cipher Spec")
end
end
end
-- 子函数：处理TLS Record Protocol
local function dissectRecord(buffer, pkt)
pkt.cols.protocol:set("TLS-Record Data")
end
-- 主函数
function my_protocol.dissector(buffer, pkt, tree)
local typer = buffer(0, 1):uint()
if typer == 0x14 then
dissectChangeCipherSpec(buffer, pkt)
elseif typer == 0x15 then
dissectAlert(buffer, pkt)
elseif typer == 0x16 then
dissectHandshake(buffer, pkt, tree)
elseif typer == 0x17 then
dissectRecord(buffer, pkt)
end
end
-- 注册端口
local tcp_table = DissectorTable.get("tcp.port")
tcp_table:add(443, my_protocol)
五、个人报告
- 小组贡献排序及依据（每个人的工作量）：
20211410周意凯：项目规划、主体代码编写
20211421文鑫河：代码完善、调试程序、收集实验成果
20211417黄琪凯：资料搜索整理、实验报告撰写、总结实验经验
- 个人报告（20211410周意凯）：
a) 列出自己的贡献
密码套件识别插件编写
TLS上层协议识别插件编写
b) 列出设计中遇到的问题及解决方法
1、如何使用码云：https://www.cnblogs.com/dkyzhouyikai/p/17838175.html
2、密码套件不懂
解决方法：在参考资料中学习了一番后略微懂得
3、对于协议树的概念不够清晰，对wireshark数据理解不够导致的关键识别函数不会写
解决方法：学习得知tls在IP、TCP协议上层，数据在TCP数据包内，解析是从TCP上层开始解析，也就是TCP的报头之后，偏移量也就是从那之后开始。
c) 列出调试过程中遇到的主要问题，并说明解决方法；
第一个问题就是调试不方便。后来就把plugin建了个快捷方式，和代码一起放桌面上，改完一遍就ctrlC，ctrlV进文件夹里然后wireshark里ctrl+shift+L加载插件，调试愈发熟练。
d) 设计体会及收获
实在是不方便调试，也不知道哪里错了。说实话学会写最简单的lua了之后，这个项目就变成了wireshark数据分析，因为难得做不来，只能基于抓包数据来写代码。
分析密码套件和tls上层协议都写了，代码本质区别不大，一个是在协议树中添加子树节点，添加字段来显示；一个是更改协议protocol和信息info来反馈。
最大的收获就是基本会用lua写一个简单的wireshark插件了，这整个项目的过程中也总结了许多学习经验，又有总结如何去高效的学习方法。
e) 参考资料（图书、网址…）
学习lua的参考资料链接：
https://blog.csdn.net/qq_40421919/article/details/103516694
https://www.runoob.com/lua/lua-miscellaneous-operator.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/659794500
学习密码算法的参考资料链接：
密码套件的含义
原文链接：https://blog.csdn.net/H_O_W_E/article/details/125247938
GCM和CBC都是AES的分组模式之一
详见：https://zhuanlan.zhihu.com/p/558881344