数据抓包分析在软件开发中是经常出现的一种活动, Wireshark 在数据包分析领域是绝对的一哥, 支持的数据协议数不胜数. 如今这些协议中很大一部分更是逐渐使用 TLS 加持的变种, 正常情况下 Wireshark 看到这些数据包也无能为力, 本文来分析事件一种调测阶段常用的解析 TLS 协议包的方法.
本文所提及内容并非强制解开
TLS数据包, 而是通过一些手段可以得到TLS握手后的对称加密密钥, 实现解析TLS数据包的目的.
Pre-Master-Secret Log
这个方法的根基是 openssl 组件可以支持将 密钥信息 单独保存起来, 方便用户做数据调测. 理论上只要使用了 openssl 组件的软件都天然支持, 下面来介绍下使用方法:
操作系统
- 在系统内添加名为
SSLKEYLOGFILE的环境变量, 值指向本地文件系统的一个文件, 可以是永久的也可以是临时的:
# Windows: 在高级系统设置中手动添加, 或使用命令
setx SSLKEYLOGFILE "%USERPROFILE%\PreMasterSecret.log"
# Linux/Unix:
export SSLKEYLOGFILE=~/PreMasterSecret.log
Wireshark中配置上SSLKEYLOGFILE环境变量的值:
首选项 -> Protocols -> TLS -> (Pre)-Master-Secret log filename 中填写上面SSLKEYLOGFILE的值.
然后, 启动 Wireshark 进行抓包, 通过 OpenSSL 组件新产生的 TLS 数据包正常情况下 Wireshark 就能正常解析出原始内容了.
部分软件
对于一些使用 OpenSSL 的软件, 除了上面的环境变量, 或许还支持特殊的入口.
比如基于 Chromium 内核的浏览器们, 支持使用启动参数 --ssl-key-log-file=%USERPROFILE%\PreMasterSecret.log 来配置 SSLKEYLOGFILE, 效果是一样的.
RSA Key
相比上面的 Pre-Master-Secret Log 方法, 理论上给 Wireshark 配置服务器私钥应该是更通用的方法, 遗憾的是, 这个方法只支持服务器 密码套件(Cipher Suite) 是 TLS_RSA_XXX 的情况, 且还有如下约束（官方翻译）:
- Server端选择的算法不能是(EC)DHE
- 协议版本是SSLv3,(D)TLS 1.0-1.2，不支持 TLS 1.3
- 私钥必须和服务端证书配对，客户端私钥或者根证书私钥都不行
- 会话没有被恢复，握手过程必须包含ClientKeyExchange消息
可以看到约束还挺多, 我这里通过自建 HTTPS 服务器, 强制服务器使用 RSA 密码套件来演示, 在 Wireshark 中配置上服务器的私钥:
首选项 -> Protocols -> TLS -> RSA keys list 中添加密钥文件, IP address/Prot/Protocol可写可不写, Password 需要根据输入的密钥文件决定是否填写.
然后启动抓包就可以了, 可以看到已经解包成功了:
- 客户端使用的
curl, 可以看到支持的密钥套件挺多的:
- 服务器我强制指定了
RSA的套件, 可以看到是生效的:
- 解析出来的报文:
其他
解码日志
如果在这里配置上, 可以查看 Wareshark 尝试解密的日志哦, 可以看出是先尝试 RSA keys 然后再尝试使用 Pre-Master-Secret Log.
为什么即便有私钥 Wireshark 也无法解密 TLS 数据
主要原因就是密钥交换算法：
密钥交换算法目前常用的有 RSA 和 Diffie-Hellman。
对于密钥交换使用 RSA 算法，pre-master-secret 由客户端生成，并使用公钥加密传输给服务器。
对于密钥交换使用 Diffie-Hellman 算法，pre-master-secret 则通过在 Key Exchange 阶段交换的信息，由各自计算出 pre-master-secret。所以 pre-master-secret 没有存到硬盘，也没有在网络上传输，wireshark 就无法获取 session key，也就无法解密应用数据。那我们是否可以反向计算出 pre-master-secret 呢？理论上可以，但是非常困难。
对 Diffie-Hellman 算法感兴趣的可以参考:
https://en.wikipedia.org/wiki/Diffie%E2%80%93Hellman_key_exchange