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为了抢口罩,我竟然把 https 的原理整明白了

疫情当下,口罩难抢啊,没有口罩的我不能出门。在 52 破解上看到了一个口罩查询余量的软件。

软件类似这样子:

为了抢口罩,我竟然把 https 的原理整明白了

我用这软件蹲点抢来好久,也没抢到。于是我寻思着,能不能把这个软件的口罩消息来源给搞到。由于是一枚菜鸡 web 狗,俺也不会逆向。通过 wireshark 来抓请求看看他到底是咋弄的。

看他软件上的提示,是每隔 5s 就请求一次数据。由于 wireshark 抓包的数据是抓这个网卡的全部流量,分析起来比较多。打开 wireshark,抓了一会包就停了没必要太久。不然会很多其他的流量请求。

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可以看到居多数给 27.124.36.8 这个 IP 发包,我日还是 https,这可咋整。没有密钥咋解密呢。嗯,虽然解不开数据包,不知道他以什么样子的参数去发送,但是我们能看到服务器的证书信息。

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发现了一个 app.tonystark.io

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仅仅是找到了服务器的地址,具体的口罩信息的请求方式,我们还是不知道。

从上面 wireshark 的流量,我们可以知道程序与服务器之间的通信是使用 https 来连接,在解密之前我们先来学一下 https 的原理吧。

Https 原理学习

https 与 http 相比,仅仅多了一层的 tls:

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为什么要加入这一层tls安全层呢?

是因为最初的 HTTP 存在下面三个问题:

1、数据在裸奔。数据以明文的方式传播

2、无法验证通信双方的身份

3、无法防止数据被篡改

我们先来解决第一个问题,如何给数据加密?

密码学加密方式只有对称密码和非对称密码

对称密码:加密的加密和解密使用同一密钥。

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从流程图中得到,这种加密方式在双方通信时候需要预先准备好密钥。但是服务器和浏览器之间传递密钥的过程被人监听,相当于明文传输。倘若预先把密钥保存在本地,到需要建立连接在取出,那么浏览器需要预存好世界上所以的 HTTPS 网站的密钥,显然不现实。

非对称密码:公钥加密,私钥解密

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这种加密方式, 也称为非对称密钥加密,使用一对密钥用于加密和解密,分别为公开密钥和私有密钥。公开密钥所有人都可以获得,通信发送方获得接收方的公开密钥之后,就可以使用公开密钥进行加密,接收方收到通信内容后使用私有密钥解密。因为公钥加密,私钥解密,即使传输中的公钥被监听了,也解不开传输的流量。但是仅仅是客户端到服务器这条传输链路保证了传输的安全,那么怎么保证服务端下行到客户端这条链路的安全呢?

HTTPS 采用混合的加密机制,使用公开密钥加密用于传输对称密钥,之后使用对称密钥加密进行通信。

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首先 Client 发起想要连接 Server,则会发送 ClientHello,这个 Hello 信息标识就是 Client 最高支持的 TLS 版本,支持的密码套件,Session 信息以及压缩算法。

而 Server 收到 Client 的请求后,会发送与协商确定 Client 的密码套件,同时会发送 Server Certificate 证书信息和服务器公钥。

Client 收到 ServerHello 后,会验证 Server 的证书信息是否合法,如果合法,则产生随机码(这一步又涉及到TLS的密钥计算,太过复杂了,大家有兴趣可以自己去查阅),作为对称密钥加密密钥,对随机码使用接收到的服务器公钥进行加密。

大概的流程图就是这样子,不同的 TLS 版本流程很不一样。

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下面我用 wireshark 来抓一次 csdn 的 https 连接请求。

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首先先看 ClientHello,TLS 版本信息,Session,以及支持的密码套件

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随后的 ServerHello,不难发现选择了 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 的加密方法

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可以看到,ServerHello 后面还跟着一个数据包。其中有三个关键字

Certificate 、Certificate Status 、Server Key Exchange

Certificate 就是证书信息

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从数据包可以看出是由 www.digicert.com 签发,并且采用 sha256WithRSAEncryption 进行签名

Certificate Status 则是证书的状态信息,包含证书的有效期至

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最后 Server Key Exchange 则是 Server 的 Public Key 了

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由于协商出来的是 ECDHE 密钥协商算法 ,所以 Server 把 ECDH 的参数和公钥发给 Client。这里的 ECDH 曲线是 secp256r1,公钥是 047b36092eb10……………

至此 ServerHello 结束。

由于是 ECDHE 协商算法,所以 Client 需要发送 ECC DH 公钥,也有三个关键字:

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Client Key Exchange 不必多说,是 Client 发送的 ECCDH 公钥,其值是 04acb6e…..

ChangeCipherSpec 消息结构很简单,发送这条消息是为了告诉 Server ,Client 可以使用 TLS 记录层协议进行密码学保护了。第一条进行密码学保护的消息是 Finished 消息。 

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后面两个数据包则是流量控制。有助于确保只传播接受者需要使用的数据数据。之后就是新的 session 建立,Server 返回 ChangeCipherSpec 和 finish。这里还有一部分的 TLS 会话复用机制。请读者自行查阅。

目前为止 https 整个连接已经建立起来了。

现在我们已经解决了Https如何给数据加密的过程。

现在来看第二个问题:如何验证通信双方的身份?

在上面的 wireshark 流量分析中,我们可以看到一个 Certificate 的身影。没错, HTTPS 通过使用 证书 来对通信方进行认证。

数字证书认证机构(CA,Certificate Authority)是客户端与服务器双方都可信赖的第三方机构。服务器的运营人员向 CA 提出公开密钥的申请,CA 在判明提出申请者的身份之后,会对已申请的公开密钥做数字签名,然后分配这个已签名的公开密钥,并将该公开密钥放入公开密钥证书后绑定在一起。 

进行 HTTPS 通信时,服务器会把证书发送给客户端,客户端取得其中的公开密钥之后,先进行验证,如果验证通过,就可以开始通信。 

举个例子

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上图中的步骤 1、2、3、4 并不是每次都需要这样请求。1、2、3 步只需要在注册新的公钥的时候才会进行。第四步仅在第一次需要使用公钥密码的时候需要,之后保存到了电脑中,就不用每次都请求公钥了。 

网站在使用HTTPS前,需要向“CA机构”申请颁发一份数字证书,数字证书里有证书持有者、证书持有者的公钥等信息,服务器把证书传输给浏览器,浏览器从证书里取公钥就行了,证书就如身份证一样,可以证明“该公钥对应该网站” 

那么怎么认证数据的完整性?举个例子 :

A 向 B 汇钱 100 万元。如果攻击者从中攻击,篡改这条消息,就可能变成 A 向攻击者汇钱 1000 万元。这里针对汇款消息。如何保证两个问题:消息的 “完整性” 和 “认证” 。 

这时候可以用到数字签名技术,相当于现实生活的盖章。数字签名可以识别篡改、伪装、防止抵赖。 

非对称密钥是公钥加密,私钥解密。而数字签名是公钥解密,私钥加密。看一个流程

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为了防止消息被篡改和被伪造,使用数字签名技术,服务端使用私钥对消息的 hash 进行加密,再把 hash 和签名发送给客户端,随后客户端利用公钥进行解密,比对传输的 hash 是否一致。如果一致就证明消息未被篡改和伪造。

我们都知道,指纹是一个人独一无二的东西,能通过它找他对应的唯一一个人。而消息的指纹就是密码学中的单向散列函数 (Hash)。每一个消息都有其对应的 Hash,如果消息发生了变换,其 hash 也会随之变换。

消息的完整性,就叫消息的一致性,这个可以用消息指纹来判断,通过对比单向散列函数的 hash 值来判断这条消息的完整性,有没有被篡改。 

消息的认证,指的是,消息是否来自正确的发送者。如果确认汇款请求确实来自 A,就相当于对消息进行了认证,代表消息没有被伪装。 

好了 Https 大概完成了 Http 不曾完成的三个使命。想必看完你也大概了解了 Https 是怎么实现它所说的安全的。

怎么才能够对流量进行解密?

网上搜索大多都是两种解法,一种是导入 RSA 私钥进入 wireshark。第二种是配置 SSLKEYLOGFILE。

第一种:导入 RSA 私钥进入 wireshark

来自:

https://www.cnblogs.com/yurang/p/11505741.html

https://www.cnblogs.com/aucy/p/9082429.html

实现过程:

1、拿到百度的服务器证书

使用 fiddler 的中间人代理技术拿到含有私钥的服务器证书。

1) 打开 fiddler 并启用 https 代理服务

2) 用配置了 fiddler 代理的浏览器访问百度

3) 运行 “certmgr.msc”打开证书管理器

4) 从 Personal/Certificates 目录下找到 *.baidu.com 的证书,右键所有任务-导出

2、取出证书中的私钥

使用 openssl 取出私钥。

1) 将 pfx 证书转为 pem 证书

命令行:

openssl pkcs12 -in <pfx证书路径> -nodes -out <输出的pem证书路径(.pem)>

2) 从 pem 证书中取出私钥

命令行:

openssl rsa -in <pem证书路径> -out <输出的私钥文件路径(.key)>

3) 点击编辑——>首选项——>协议——>SSL(有的版本只有 TLS),导入 RSA key:

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导入服务器证书: 

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点击 ok 后,Wireshark 会对捕获的报文进行解密: 

这种方法仅仅对于使用 RSA 的密钥交换有用,在知晓了 RSA 密钥,就可以导入 wireshark 来解密流量。但是目前大多数的 HTTPS 网站都是采用 DH 密钥交换。在此说明一下 RSA 和 DH 的区别。先看这个两个的过程。

图来自:

https://blog.cloudflare.com/keyless-ssl-the-nitty-gritty-technical-details )、

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ssl_handshake_rsa

1、Client Hello,包含协议版本、客户端 random、密码套件列表

2、Server Hello,服务器“hello”消息包含服务器随机、服务器选择的密码套件和服务器的证书

3、Client Key Exchange Client 验证证书后,客户端创建一个随机的 pre-master secret。并使用公钥加密发送 之后服务器收到加密的 pre-master secret 会使用私钥进行解密。所以,我们知道私钥,就可以导入 wireshark ,解出 pre-master secret 来解密流量。

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ssl_handshake_diffie_hellman

1、Client Hello,包含协议版本、客户端 random、密码套件列表

2、Server Hello,服务器“hello”消息包含服务器随机、服务器选择的密码套件和服务器的证书

3、Server Key Exchange 紧跟着 Server Hello,为了启动 DH 交换,服务器会发送 Diffie-Hellman 参数和签名

4、Client Key Exchange 客户端会验证服务器的证书。然后会向服务器发送 DH 参数。

注:整个过程不存在密钥的交换,客户端服务端可以通过 DH 参数来计算 pre-master secret。

对于这种情况,由于 Premaster Secret 无需交换,中间人就算有私钥也无法获得 Premaster Secret 和 Master Secret。也就是说 Wireshark 无法通过配置 RSA Private Key 的方式解密「使用 ECDHE 进行密钥交换」的加密流量。

第二种 SSLKEYLOGFILE

在系统环境变量加入SSLKEYLOGFILE这个变量,并选择导出目录

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Firefox 和 Chrome 都会在系统环境变量存在 SSLKEYLOGFILE 文件路径时,将每个 HTTPS 连接产生的 Premaster Secret 或 Master Secret 存下来。有了这个文件,Wireshark 就可以轻松解密 HTTPS 流量 

然后打开 wireshark,ctrl+shift+P 在 Protocols 选择 TLS 协议,并导入即可

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即可解除加密

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可是这两种对我都没用啊。这个是程序与服务器连接,弄不出来 HTTPS 连接产生的 Premaster Secret 或 Master Secret。而且每次连接的 Secret 都是随机的啊。

下面就要说到另外一种。学安全的大家都知道,burp 在抓取 https 流量的时候,需要信任 burp 的证书。那么大家可想过,这是为何?

burp,Charles,fildder这些抓包工具,主要是利用了中间人攻击的思想,

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正常的通信只有 Client,Server。

中间人攻击的时候,加入了一个中间方。Client 信任中间方的证书后,就会和中间方进行通信。然后中间方拿到 Client 发送的请求,就会伪装成 Client 对服务方建立请求。监听双方的通信。

所以只要 Client 信任了 burp 的证书,Client 会和 burp 建立 Https 连接。burp 收到 Client 的请求后,则会去和 Server 建立连接,伪造 Client 通信。

想必看到这里你们脑海中浮现一个疑问:不是说 Https 可以验证通信双方的身份?

是这样子的。Https 有单端验证和双端验证

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图片来源:

https://www.jianshu.com/p/a2a7ddce7075

一般 Web 应用都是采用 SSL 单向认证的,原因很简单,用户数目广泛,且无需在通讯层对用户身份进行验证,一般都在应用逻辑层来保证用户的合法登入。但如果是企业应用对接,情况就不一样,可能会要求对客户端(相对而言)做身份验证。这时就需要做 SSL 双向认证。 

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图片来源:

https://blog.csdn.net/superviser3000/article/details/80812263

1、客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。

2、服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息,同时也返回服务器端的证书,即公钥证书

3、客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性,包括:

证书是否过期、发型服务器证书的CA是否可靠、返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名、 服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配、验证通过后,将继续进行通信,否则,终止通信

4、客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案,供服务器端进行选择

5、服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式。

6、服务器将选择好的加密方案通过明文方式返回给客户端

7、客户端接收到服务端返回的加密方式后,使用该加密方式生成产生随机码,用作通信过程中对称加密的密钥,使用服务端返回的公钥进行加密,将加密后的随机码发送至服务器

8、服务器收到客户端返回的加密信息后,使用自己的私钥进行解密,获取对称加密密钥。在接下来的会话中,服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密,保证通信过程中信息的安全。

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图片来源:

https://blog.csdn.net/superviser3000/article/details/80812263

1、客户端向服务端发送SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息。

2、服务端给客户端返回SSL协议版本号、加密算法种类、随机数等信息,同时也返回服务器端的证书,即公钥证书

3、客户端使用服务端返回的信息验证服务器的合法性,包括:

证书是否过期、发型服务器证书的CA是否可靠、返回的公钥是否能正确解开返回证书中的数字签名、服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配、验证通过后,将继续进行通信,否则,终止通信

4、服务端要求客户端发送客户端的证书,客户端会将自己的证书发送至服务端

5、验证客户端的证书,通过验证后,会获得客户端的公钥

6、客户端向服务端发送自己所能支持的对称加密方案,供服务器端进行选择

7、服务器端在客户端提供的加密方案中选择加密程度最高的加密方式

8、将加密方案通过使用之前获取到的公钥进行加密,返回给客户端

9、客户端收到服务端返回的加密方案密文后,使用自己的私钥进行解密,获取具体加密方式,而后,产生该加密方式的随机码,用作加密过程中的密钥,使用之前从服务端证书中获取到的公钥进行加密后,发送给服务端

10、服务端收到客户端发送的消息后,使用自己的私钥进行解密,获取对称加密的密钥,在接下来的会话中,服务器和客户端将会使用该密码进行对称加密,保证通信过程中信息的安全

工具是:Burp+Proxiey

设置好规则

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想要的内容就收到了:

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总结

为了抢个口罩也是不容易,硬生生的把 HTTPS 原理给整明白了,学无止境,希望对大家有所帮助,也希望大家都能参与到信安之路的技术分享当中,互帮互助,共同成长。

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原文始发于微信公众号(信安之路):为了抢口罩,我竟然把 https 的原理整明白了

本文转为转载文章,本文观点不代表威客安全立场。

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