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通過抓包分析HTTPS

發表日期：2018-07 文章編輯：小燈瀏覽次數：2224

//第一步，為服務器端和客戶端準備公鑰、私鑰 # 生成服務器端私鑰 openssl genrsa -out server.key 1024 # 生成服務器端公鑰 openssl rsa -in server.key -pubout -out server.pem//第二步，生成 CA 證書 # 生成 CA 私鑰 openssl genrsa -out ca.key 1024 # X.509 Certificate Signing Request (CSR) Management.ca證書簽名請求 #要求填寫一些資料。Common Name是能訪問的域名 openssl req -new -key ca.key -out ca.csr# X.509 Certificate Data Management.生成ca證書 openssl x509 -req -in ca.csr -signkey ca.key -out ca.crt//第三步，生成服務器端證書 # 服務器端需要向 CA 機構申請簽名證書，在申請簽名證書之前依然是創建自己的 CSR 文件 openssl req -new -key server.key -out server.csr # 向自己的 CA 機構申請證書，簽名過程需要 CA 的證書和私鑰參與，最終頒發一個帶有 CA 簽名的證書 openssl x509 -req -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -in server.csr -out server.cr

之后再配置nginx的ssl即可

接下來通過WireShark抓包分析https協議的交互過程

客戶端首先向服務器端發送一個 Client Hello 的 SSL 握手信息。

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雖然只有 Client Hello 兩個單詞，但是其消息體里面包含了豐富的信息，我們在 WireShark 上選擇這行記錄，并雙擊，其里面包含了下面的一些主要信息。

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（1）Handshake Type：Client Hello（握手類型）。

（2）Random（隨機數）和一個時間戳。

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（3）客戶端支持的加密協議套裝。

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告訴 HTTPS 的服務器端，客戶端能支持上面這 26 種加密協議套裝上列出的算法，讓服務器選擇一個加密協議算法套裝。

（4）訪問的 Web 服務器的信息：

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（5）客戶端支持的簽名算法：

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客戶端告訴服務器其支持 9 種簽名算法，讓服務器端自由選擇一個用于后續的加密通信。

2. HTTPS 服務器馬上給客戶端回復 4 條 SSL 握手信息

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HTTPS 服務器馬上給客戶端回復了下面這 4 條 SSL 握手信息。

Server Hello
Certificate
Server Key Exchange Server
Hello Done

下面具體來看這 4 條由 HTTPS 服務器端發出的 4 條消息里面到底有什么內容，其會告訴客戶端什么秘密和信息呢？

（1）Server Hello SSL 握手信息

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其重點是把客戶端發送給服務器端的隨機數又給發送回去了，而且還生成了服務器端的 Session ID 并發送給客戶端，最后告訴客戶端，服務器端準備選擇TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA384作為秘鑰交互的加密協議套裝，該加密協議的套裝名字肯定出現在客戶端發送給服務器的支持的 26 個列表中，不信你可以翻回去對比一下。

（2）Certificate

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SSL 服務器證書信息。在這條 HTTPS 服務器給客戶端回復消息 SSL 握手信息里面，其還會把服務器端的 SSL 證書發送給客戶端，從上圖的轉包信息中，我們能清晰地發現服務器端 SSL 證書的相關信息，比如，通用名字為 iis-web-01，組織單元為 it 等。

需要注意的是，如果是 SSL 的雙向認證，服務器端也可以要求客戶端把 SSL 證書發送給服務器端（對應的 SSL 握手消息名稱為：CertificateRequest），這個時候，客戶端就會把其 SSL 證書發送給服務器端，從而證明其就是服務器端信任的客戶端。

（3）Server Key Exchange 握手消息

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HTTPS 服務器出大招了，告訴了客戶端其將會采用的 EC Diffie-Hellman 算法進行 HTTPS 服務器和客戶端的秘鑰交換。具體什么是 EC Diffie-Hellman 算法，大家可以自行查閱資料，這里不再贅述，并提供了 EC Diffie-Hellman 算法使用到的服務器端的參數：

曲線類型：named_curve: secp256r1
公鑰信息
簽名的算法：rsa_pkcs1_sha1
簽名的信息

（4）Server Hello Done 握手信息

握手信息列表結束了。

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3. HTTPS 客戶端馬上給服務器端回復 3 條 SSL 握手信息

當客戶端收到服務器端的相關公鑰信息，SSL 證書以及摘要算法和摘要信息后，也不是無動于衷，而是積極的響應了下面的 3 條 SSL 握手信息。

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Client Key Exchange
Change Cipher Spec
Encrypted Handshake Message

那么這三條 SSL 的握手信息將會透露出什么？客戶端到底想告訴服務器端什么？讓我們一一分解。

（1）Client Key Exchange 握手信息

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其給服務器端發送了一條用服務器端公鑰加密的信息，其里面就包含了預備主密碼（Pre-Master secret），其是由客戶端隨機生成，之后會被用作生成主密碼的種子。根據預備密碼，服務器和客戶端會計算出相同的主密碼（Master secret），然后根據主密碼生成下面的比特序列（秘鑰素材）。

對稱密碼的秘鑰
消息認證碼的秘鑰
對稱密碼的 CBC 模式中使用的初始化向量（IV）

需要注意的是，Client 秘鑰交換的方式主要有兩種，一種是通過 RSA 公鑰密碼進行交互，這個時候客戶端會在發送 ClientKeyExchange 消息時，將經過加密的預備主密碼一起發送給服務器。當使用 Diffie-Hellman 交換秘鑰的時候，客戶端會在發送 ClientKeyExchange 消息時，將 Diffie-Hellman 公開值（Pub Key）一起發送給服務器，根據這個值，客戶端和服務器會各自生成預備主密碼，而且更加這個預備主密碼能夠生成相同的對稱主密碼。

（2）Change Cipher Spec 握手信息

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告訴服務器端，我要切換密碼了！

（3）Encrypted Handshake Message 握手信息

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客戶端發出使用主密碼加密的結束信息，告訴服務器端：“秘鑰交換握手協議到此結束”。

4. HTTPS 服務端馬上給客戶端回復 2 條 SSL 握手信息

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這次輪到服務器端發送“Change Cipher Spec”消息了，服務器告訴客戶端：“好，現在我也要切換密碼了”。

服務器端用預備主密碼（Pre-Master secret）計算出的主秘鑰加密了一條信息，并發送給客戶端：“好的，秘鑰交換握手協議到此結束”。如果通信雙方都能把結束消息解密成功，說明主秘鑰已經交換成功。就可以發送真正的用主密碼加密的應用數據的信息了！

5. 服務端用對稱秘鑰把加密過的 HTML 網頁內容發送給客戶端

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服務器端用成功交換了秘鑰把加密過的 HTML 網頁內容發送給客戶端，客戶端用以前收到過的對稱秘鑰進行解密，HTTPS 通信協議圓滿結束。

上面的步驟只是把我當前環境下抓取到的使用 TL S1.2 協議規范進行了 HTTPS 通信原理和過程的梳理和解釋，在不同的環境下，其通信過程會有一些差異，比如，如果配置了雙向 SSL 認證，其 SSL 服務器端還會要求客戶端把客戶端的證書發送到服務端，從而驗證客戶端是否是可信任的，另外在進行主密碼交換的過程中，也可能采用 RSA 公鑰密碼，而不是 Diffie-Hellman，此時，其 SSL 握手消息會有所不同，但是整體的流程和交互過程思路基本上保持相同。

上述具體流程如下圖所示

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