為什麼我抓不到baidu的資料包

最近，有位讀者問起一個奇怪的事情，他說他想抓一個baidu.com的資料包，體驗下看包的樂趣。

但卻發現“抓不到”，這就有些奇怪了。

我來還原下他的操作步驟。

首先，透過ping命令，獲得訪問百度時會請求哪個IP。

$ ping baidu.com
PING baidu.com (39.156.66.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 39.156.66.10 (39.156.66.10): icmp_seq=1 ttl=49 time=30.6 ms
64 bytes from 39.156.66.10 (39.156.66.10): icmp_seq=2 ttl=49 time=30.6 ms
64 bytes from 39.156.66.10 (39.156.66.10): icmp_seq=3 ttl=49 time=30.6 ms

從上面的結果可以知道請求baidu.com時會去訪問39.156.66.10。

於是用下面的tcpdump命令進行抓包，大概的意思是抓eth0網路卡且ip為39.156.66.10的網路包，儲存到baidu.pcap檔案中。

$ tcpdump -i eth0 host 39.156.66.10 -w baidu.pcap

此時在瀏覽器中開啟baidu.com網頁。或者在另外一個命令列視窗，直接用curl命令來模擬下。

$ curl '

按理說，訪問baidu.com的資料包肯定已經抓下來了。

然後停止抓包。

再用wireshark開啟baidu.pcap檔案，在過濾那一欄裡輸入http.host == "baidu.com"。

此時發現，一無所獲。

這是為啥？

到這裡，有經驗的小夥伴，其實已經知道問題出在哪裡了。

為什麼沒能抓到包

這其實是因為他訪問的是HTTPS協議的baidu.com。HTTP協議裡的Host和實際傳送的request body都會被加密。

正因為被加密了，所以沒辦法透過http.host進行過濾。

但是。

雖然加密了，如果想篩選還是可以篩的。

HTTPS握手中的Client Hello階段，裡面有個擴充套件server_name，會記錄你想訪問的是哪個網站，透過下面的篩選條件可以將它過濾出來。

  tls.handshake.extensions_server_name == "baidu.com"

此時選中其中一個包，點選右鍵，選中Follow-TCP Stream。

這個TCP連線的其他相關報文全都能被展示出來。

從截圖可以看出，這裡面完整經歷了TCP握手和TLS加密握手流程，之後就是兩段加密資訊和TCP揮手流程。

可以看出18號和20號包，一個是從埠56028發到443，一個是443到56028的回包。

一般來說，像56028這種比較大且沒啥規律的數字，都是客戶端隨機生成的埠號。

而443，則是HTTPS的伺服器埠號。

HTTP用的是80埠，如果此時對著80埠抓包，也會抓不到資料。

粗略判斷，18號和20號包分別是客戶端請求baidu.com的請求包和響應包。

點進去看會發現URL和body都被加密了，一無所獲。

那麼問題就來了。有沒有辦法解密裡面的資料呢？

有辦法。我們來看下怎麼做。

解密資料包

還是先執行tcpdump抓包

$ tcpdump -i eth0 host 39.156.66.10 -w baidu.pcap

然後在另外一個命令列視窗下執行下面的命令，目的是將加密的key匯出，並給出對應的匯出地址是/Users/xiaobaidebug/ssl.key。

$ export SSLKEYLOGFILE=/Users/xiaobaidebug/ssl.key

然後在同一個命令列視窗下，繼續執行curl命令或用命令列開啟chrome瀏覽器。目的是為了讓curl或chrome繼承這個環境變數。

$ curl '
或者
$ open -a Google\ Chrome #在mac裡開啟chrome瀏覽器

此時會看到在/Users/xiaobaidebug/下會多了一個ssl.key檔案。

這時候跟著下面的操作修改wireshark的配置項。

找到Protocols之後，使勁往下翻，找到TLS那一項。

將匯出的ssl.key檔案路徑輸入到這裡頭。

點選確定後，就能看到18號和20號資料包已經被解密。

此時再用http.host == "baidu.com"，就能過濾出資料了。

到這裡，其實看不了資料包的問題就解決了。

但是，新的問題又來了。

ssl.key檔案是個啥？

這就要從HTTPS的加密原理說起了。

HTTPS握手過程

HTTPS的握手過程比較繁瑣，我們來回顧下。

先是建立TCP連線，畢竟HTTP是基於TCP的應用層協議。

在TCP成功建立完協議後，就可以開始進入HTTPS階段。

HTTPS可以用TLS或者SSL啥的進行加密，下面我們以TLS1.2為例。

總的來說。整個加密流程其實分為兩階段。

第一階段是TLS四次握手，這一階段主要是利用非對稱加密的特性各種交換資訊，最後得到一個"會話秘鑰"。

第二階段是則是在第一階段的"會話秘鑰"基礎上，進行對稱加密通訊。

我們先來看下第一階段的TLS四次握手是怎麼樣的。

第一次握手：

• • Client Hello：是客戶端告訴服務端，它支援什麼樣的加密協議版本，比如 TLS1.2，使用什麼樣的加密套件，比如最常見的RSA，同時還給出一個客戶端隨機數。

第二次握手：

• • Server Hello：服務端告訴客戶端，伺服器隨機數 + 伺服器證書 + 確定的加密協議版本（比如就是TLS1.2）。

第三次握手：

• • Client Key Exchange: 此時客戶端再生成一個隨機數，叫 pre_master_key 。從第二次握手的伺服器證書裡取出伺服器公鑰，用公鑰加密 pre_master_key，發給伺服器。

• • Change Cipher Spec: 客戶端這邊已經擁有三個隨機數：客戶端隨機數，伺服器隨機數和pre_master_key，用這三個隨機數進行計算得到一個"會話秘鑰"。此時客戶端通知服務端，後面會用這個會話秘鑰進行對稱機密通訊。

• • Encrypted Handshake Message：客戶端會把迄今為止的通訊資料內容生成一個摘要，用"會話秘鑰"加密一下，發給伺服器做校驗，此時客戶端這邊的握手流程就結束了，因此也叫Finished報文。

第四次握手：

• • Change Cipher Spec：服務端此時拿到客戶端傳來的 pre_master_key（雖然被伺服器公鑰加密過，但伺服器有私鑰，能解密獲得原文），集齊三個隨機數，跟客戶端一樣，用這三個隨機數透過同樣的演算法獲得一個"會話秘鑰"。此時伺服器告訴客戶端，後面會用這個"會話秘鑰"進行加密通訊。

• • Encrypted Handshake Message：跟客戶端的操作一樣，將迄今為止的通訊資料內容生成一個摘要，用"會話秘鑰"加密一下，發給客戶端做校驗，到這裡，服務端的握手流程也結束了，因此這也叫Finished報文。

四次握手中，客戶端和服務端最後都擁有三個隨機數，他們很關鍵，我特地加粗了表示。

第一次握手，產生的客戶端隨機數，叫client random。

第二次握手時，伺服器也會產生一個伺服器隨機數，叫server random。

第三次握手時，客戶端還會產生一個隨機數，叫pre_master_key。

這三個隨機數共同構成最終的對稱加密秘鑰，也就是上面提到的"會話秘鑰"。

你可以簡單的認為，只要知道這三個隨機數，你就能破解HTTPS通訊。

而這三個隨機數中，client random 和 server random 都是明文的，誰都能知道。而pre_master_key卻不行，它被伺服器的公鑰加密過，只有客戶端自己，和擁有對應伺服器私鑰的人能知道。

所以問題就變成了，怎麼才能得到這個pre_master_key？

怎麼得到pre_master_key

伺服器私鑰不是誰都能拿到的，所以問題就變成了，有沒有辦法從客戶端那拿到這個pre_master_key。

有的。

客戶端在使用HTTPS與服務端進行資料傳輸時，是需要先基於TCP建立HTTP連線，然後再呼叫客戶端側的TLS庫（OpenSSL、NSS）。觸發TLS四次握手。

這時候如果加入環境變數SSLKEYLOGFILE就可以干預TLS庫的行為，讓它輸出一份含有pre_master_key的檔案。這個檔案就是我們上面提到的/Users/xiaobaidebug/ssl.key。

但是，雖然TLS庫支援匯出key檔案。但前提也是，上層的應用程式在呼叫TLS庫的時候，支援透過SSLKEYLOGFILE環境觸發TLS庫匯出檔案。實際上，也並不是所有應用程式都支援將SSLKEYLOGFILE。只是目前常見的curl和chrome瀏覽器都是支援的。

SSLKEYLOGFILE檔案內容

再回過頭來看ssl.key檔案裡的內容。

# SSL/TLS secrets log file, generated by NSS
CLIENT_RANDOM 5709aef8ba36a8eeac72bd6f970a74f7533172c52be41b200ca9b91354bd662b 09d156a5e6c0d246549f6265e73bda72f0d6ee81032eaaa0bac9bea362090800174e0effc93b93c2ffa50cd8a715b0f0
CLIENT_RANDOM 57d269386549a4cec7f91158d85ca1376a060ef5a6c2ace04658fe88aec48776 48c16429d362bea157719da5641e2f3f13b0b3fee2695ef2b7cdc71c61958d22414e599c676ca96bbdb30eca49eb488a
CLIENT_RANDOM 5fca0f2835cbb5e248d7b3e75180b2b3aff000929e33e5bacf5f5a4bff63bbe5 424e1fcfff35e76d5bf88f21d6c361ee7a9d32cb8f2c60649135fd9b66d569d8c4add6c9d521e148c63977b7a95e8fe8
CLIENT_RANDOM be610cb1053e6f3a01aa3b88bc9e8c77a708ae4b0f953b2063ca5f925d673140 c26e3cf83513a830af3d3401241e1bc4fdda187f98ad5ef9e14cae71b0ddec85812a81d793d6ec934b9dcdefa84bdcf3

這裡有三列。

第一列是CLIENT_RANDOM，意思是接下來的第二列就是客戶端隨機數，再接下來的第三列則是pre_master_key。

但是問題又來了。

這麼多行，wireshark怎麼知道用哪行的pre_master_key呢？

wireshark是可以獲得資料包文上的client random的。

比如下圖這樣。

注意上面的客戶端隨機數是以 "bff63bbe5"結尾的。

同樣，還能在資料包文裡拿到server random。

此時將client random放到ssl.key的第二列裡挨個去做匹配。

就能找到對應的那一行記錄。

注意第二列的那串字串，也是以 "bff63bbe5"結尾的，它其實就是前面提到的client random。

再取出這一行的第三列資料，就是我們想要的pre_master_key。

那麼這時候wireshark就集齊了三個隨機數，此時就可以計算得到會話秘鑰，透過它對資料進行解密了。

反過來，正因為需要客戶端隨機數，才能定位到ssl.key檔案裡對應的pre_master_key是哪一個。而只有TLS第一次握手（client hello）的時候才會有這個隨機數，所以如果你想用解密HTTPS包，就必須將TLS四次握手能抓齊，才能進行解密。如果連線早已經建立了，資料都來回傳好半天了，這時候你再去抓包，是沒辦法解密的。

總結

• • 文章開頭透過抓包baidu的資料包，展示了用wireshark抓包的簡單操作流程。

• • HTTPS會對HTTP的URL和Request Body都進行加密，因此直接在filter欄進行過濾http.host == "baidu.com"會一無所獲。

• • HTTPS握手的過程中會先透過非對稱機密去交換各種資訊，其中就包括3個隨機數，再透過這三個隨機數去生成對稱機密的會話秘鑰，後續使用這個會話秘鑰去進行對稱加密通訊。如果能獲得這三個隨機數就能解密HTTPS的加密資料包。

• • 三個隨機數，分別是客戶端隨機數（client random），服務端隨機數（server random）以及pre_master_key。前兩個，是明文，第三個是被伺服器公鑰加密過的，在客戶端側需要透過SSLKEYLOGFILE去匯出。

• • 透過設定SSLKEYLOGFILE環境變數，再讓curl或chrome會請求HTTPS域名，會讓它們在呼叫TLS庫的同時匯出對應的sslkey檔案。這個檔案裡包含了三列，其中最重要的是第二列的client random資訊以及第三列的pre_master_key。第二列client random用於定位，第三列pre_master_key用於解密。

參考資料

極客時間 -《網路排查案例課》