概述

在之前我写过一篇介绍 HTTPS 如何握手的文章：HTTPS 握手过程，但是，那篇文章是纯嘴炮，从理论上介绍 HTTPS 的握手过程是怎么样的，虽然对我的帮助挺大，但是，这几天在我真的分析 HTTPS 数据包的时候，发现和现实还是有一点点的差距，于是今天我就介绍一下实战，从真实的数据包出发查看一下 HTTPS 握手的全过程。

HTTPS 握手过程回溯

在实战之前，我们回溯一下理论上的握手过程：

  1. Client 生成随机数 1，将使用的协议版本，支持的加密套件以及随机数，通过发送 hello 数据包给 Server
  2. Server 生成随机数 2，将首选的密码套件，服务器证书以及随机数 2 响应给 Client（明文）
  3. Client 生成随机数 3，所谓的 “准 master secret”，然后通过服务器证书中的 公钥 加密发送给服务器
  4. Server 通过 私钥 解密获取 “准 master secret”（唯一一次使用私钥）
  5. Client 和 Server 都有客户端随机数、服务器随机数和准主密钥。将这三个输入组合起来可得到 “会话主密钥（master secret）”，会话期间的所有后续通信都用这些新密钥进行加密。

然后我们先来个抓包的概览，这个包我感觉抓得非常好，因为它和理论的流程是一一匹配的（😂）：

图 1：HTTPS 握手全过程

握手过程实战

Client Hello

图 2：Client Hello

所以 Client Hello 也是一个普通的 TCP 包，Server 端也会回一个 ack response（没有data）。

Server Hello

图 3：Server Hello

所以 Server Hello 也是一个普通的 TCP 包，Client 端也会回一个 ack response。

master secret

图 4：Master Secret

数据传输

图 5：HTTPS 传输的数据

高级功能

解密数据包

从前面的数据包中，我们可以看到 24 和 26 的数据包都写着 Application Data，但是因为是加密的数据，所以我们无法知道是什么内容。但是，在我们平时调试内容的时候，这其实很重要，因为我们业务上是关注这些内容的，比如 HTTP 的 header 值是否正确，值是什么，body 的长度有多长，这些都是我们关系的。

但是，我没有发现很方便地解密方式，我验证成功的一种方式是通过给浏览器设置环境变量，然后获取到一个 sslkey log 文件的方式来解密，具体的操作步骤为：

  1. 关闭你要用来抓包的浏览器，比如 Chrome 或者 Firefox
    • 注意：这里必须是完全关闭
  2. 打开终端，设置环境变量：export SSLKEYLOGFILE="/home/liuliqiang/ssl/sslkey.log"
  3. 在终端打开浏览器（必须和环境变量同个终端，不然不会生效）：
    • Mac环境：open /Applications/Firefox.app &
  4. 运行 tcpdump，示例：sudo tcpdump -s0 -nn -w decrypt-ssl.pcap dst host 192.168.1.3 or src host 192.168.1.3
    • 这里需要将 192.168.1.3 换成你自己的服务器地址
  5. 在浏览器中访问你需要抓包的地址，例如：”http://3.localdomain.com“
  6. 关闭 tcpdump，此时你会在你的当前目录下发现两个文件，分别是：
    • sslkey.log：这是浏览器生成的用于 wireshark 解密的 sslkey log 文件；
    • decrypt-ssl.pcap: 这个是 tcpdump 抓取的数据包。

然后我们打开 Wireshark：

  1. 打开 “Preferences…” -> “Protocols” -> “TLS” -> “(Pre)-Master-Secret log filename”，然后添加我们的 sslkey.log 文件；

  2. 打开 decrypt-ssl.pcap 文件，然后你就会发现之前显示为 “Application Data” 的数据就变成明文了：

从下面的详情里面我们可以看到，Hypertext Transfer Protocol 是在 Transport Layer Security 之下的，也就是表示这是加密的数据，只是现在被我们解密出来查看了。

其他方式

除了让浏览器生成 sslkey log 文件之外，curl 文件也也可以生成这个文件。但是，有些时候，可能我们无法获得这个文件，这个时候我们只能期望这里的加密算法是比较弱（相对）的 RSA：

  1. 打开 “Preferences…” -> “Protocols” -> “TLS” -> “RSA keys list”，然后添加我们的服务器证书私钥

  2. 然后就可以通过私钥解密了。

不过这种方式我没有验证成功（😂），因为我使用的是 let’s encrypt 的证书，他们使用的是 ECDHE_RSA 加密，这种加密方式的好处是即使你的证书泄密了，黑客无法通过证书解密它之前抓到的 HTTPS 数据；而使用 RSA 的加密算法，却是有这个问题。

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