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wireshark分析https报文

发布时间 2023-10-18 17:01:39作者: frankming

使用wireshark分析http报文是一件愉悦的事情， 在wireshark不断滚动的窗口中，http服务的交互报文在我们面前一览无余，简单的过滤及追踪命令即可获取到特定请求的完整收发流程，然而，到https这里，事情就变得复杂起来。

协议复杂

http简单报文

下图是一个wireshark抓获的http报文：

这时一个典型的http报文， 其中，前三条是tcp三次握手，中间是正常的http通信，后几条则是tcp四次挥手，结束连接。

选择追踪http报文，一个完整的http请求文本映入眼前：

https复杂报文

不过，到了https这边，通信的报文则肉眼可见的多了不少。为了加强安全性，https采用了多种措施，将不法分子拒之门外，其安全措施大致包括有：

  1. 使用对称加密算法加密通信文本，防止信息被截取；
  2. 使用非对称加密算法对称加密算法的密钥，防止密钥被截取；
  3. 使用摘要算法对非对称密钥进行摘要，防止非对称密钥被替换。

接下来具体说明下各个报文的作用。

首先是SSL握手协商阶段，作用主要是协商加密方式以及发送证书，它包含三个报文：

  1. Client Hello：客户端向服务端发送支持的SSL版本以及加密套件列表；
  2. Server Hello：服务端收到报文后，从中筛选出自己支持的一个SSL版本以及加密套件，并返回给客户端；
  3. Server Hello Done：服务端告知客户端协商结束，并将自己的证书发送给客户端，客户端收到后会尝试用CA证书中的公钥去解密服务端证书，并从中拿到服务端的公钥。

其次是对称密钥交换阶段，作用主要是生成对称加密密钥并交换，它包含五个报文：

  1. Client Key Exchange：客户端随机生成一串字符串用作对称密钥，称为Pre-master secret，使用上阶段获取的服务端公钥加密后发送给服务端，
  2. Change Cipher Spec：客户端发送加密套件改变提醒，表示之后的报文都会采用Pre-master secret加密；
  3. Encrypted Handshake Message：客户端将之前发送的所有报文经过摘要后加密发送给服务端，让服务端确认能否成功解密；
  4. Change Cipher Spec、Encrypted Handshake Message：服务端同样发送加密套件改变提醒以及报文摘要给客户端，之后SSL连接建立完成。

最后便是http通信阶段，客户端与服务端均使用加密后的报文相互通信，在wireshark无法直接获取到明文报文，只显示Application Data。

分析困难

如上一章所说，https经过一系列的精心设计，将不法分子拒之门外，而我们如果想要尝试分析https报文，却也变得困难重重。想要解密https报文，最重要的是获取对称加密的密钥，也就是Pre-master secret。而这个密钥由客户端生成，使用服务端公钥加密，如果想要得知该密钥，要么直接让客户端告诉我们，要么就得得知服务端的私钥，用私钥解密该密钥，这就衍生出两种分析https报文的方法。

通过Pre-master secret解密

wireshark提供了通过pre-master secret解密https流量的入口，在如下窗口指定pre-master secret所在文件后，便能够自动将https流量从密文变为明文。

接下来是一些导出pre-master secret的方法。

环境变量导出pre-master secret

对于使用openssl作为tls连接库的大多数程序，都可以通过SSLKEYLOGFILE环境变量导出secret。

SSLKEYLOGFILE=/tmp/keylog.txt ./executable

gdb导出pre-master secret

gdb是进程动态调试工具，可以分析运行中进程的详细情况，自然也可以用来获取客户端在tls密钥交换过程中产生的pre-master secret，具体的实施方法可以参考这篇文章：使用gdb从openssl应用程序中导出pre-master key。

python程序导出pre-master secret

对于python3.8及以上版本，想要导出secret，只需要配置SSLKEYLOGFILE环境变量即可。

SSLKEYLOGFILE=/tmp/keylog.txt python a.py

而python3.8以下版本，则需要通过修改代码的方式导出secret，具体方法参考该仓库：joernheissler/SslMasterKey: Retrieve the Master Key and Client Random from an ssl.SSLSocket (github.com)。

通过服务器私钥解密

如果得知了服务器私钥，那么解密https报文则简单多了，客户端在密钥协商阶段发送到密钥能够直接通过服务端私钥解密，wireshark同样也提供了该方式解密的入口。

参考

Wireshark解密HTTPS流量的两种方法 - 豫让 - 博客园 (cnblogs.com)

图解HTTP (图灵程序设计丛书) (awesome-programming-books.github.io) 第七章，7.2.5

tls - Extract pre-master keys from an OpenSSL application - Information Security Stack Exchange

TLS (wireshark.org)