最近，有位讀者問起一個奇怪的事情，他說他想抓一個baidu.com的數據包，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，通過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。

于是用下面的tcpdump命令進行抓包，大概的意思是抓eth0網卡且ip為39.156.66.10的網絡包，保存到baidu.pcap文件中。

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

此時在瀏覽器中打開baidu.com網頁。或者在另外一個命令行窗口，直接用curl命令來模擬下。

$ curl 'https://baidu.com'

按理說，訪問baidu.com的數據包肯定已經抓下來了。

然后停止抓包。

再用wireshark打開baidu.pcap文件，在過濾那一欄里輸入http.host == "baidu.com"。

此時發現，一無所獲。

在wireshark中搜索baidu的包，發現一無所獲

這是為啥？

到這里，有經驗的小伙伴，其實已經知道問題出在哪里了。

為什么沒能抓到包

這其實是因為他訪問的是HTTPS協議的baidu.com。HTTP協議里的Host和實際發送的request body都會被加密。

正因為被加密了，所以沒辦法通過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，里面有個擴展server_name，會記錄你想訪問的是哪個網站，通過下面的篩選條件可以將它過濾出來。

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

通過tls的擴展server_name可以搜索到baidu的包

此時選中其中一個包，點擊右鍵，選中Follow-TCP Stream。

右鍵找到tcp 流

這個TCP連接的其他相關報文全都能被展示出來。

HTTPS抓包

從截圖可以看出，這里面完整經歷了TCP握手和TLS加密握手流程，之后就是兩段加密信息和TCP揮手流程。

可以看出18號和20號包，一個是從端口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端口號。

而443，則是HTTPS的服務器端口號。

HTTP用的是80端口，如果此時對著80端口抓包，也會抓不到數據。

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。

那么問題就來了。有沒有辦法解密里面的數據呢？

有辦法。我們來看下怎么做。

解密數據包

還是先執行tcpdump抓包。

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

然后在另外一個命令行窗口下執行下面的命令，目的是將加密的key導出，并給出對應的導出地址是??/Users/xiaobaidebug/ssl.key??。

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

然后在同一個命令行窗口下，繼續執行curl命令或用命令行打開chrome瀏覽器。目的是為了讓curl或chrome繼承這個環境變量。

$ curl 'https://baidu.com'
或者
$ open -a Google\ Chrome #在mac里打開chrome瀏覽器

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

這時候跟著下面的操作修改wireshark的配置項。

打開wireshark的配置項

找到Protocols之后，使勁往下翻，找到TLS那一項。

在配置項中找到Protocols

將導出的ssl.key文件路徑輸入到這里頭。

在Protocols中找到TLS那一欄

點擊確定后，就能看到18號和20號數據包已經被解密。

解密后的數據包內容

此時再用http.host == "baidu.com"，就能過濾出數據了。

解密后的數據包中可以過濾出baidu的數據包

到這里，其實看不了數據包的問題就解決了。

但是，新的問題又來了。

ssl.key文件是個啥？

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連接，畢竟HTTP是基于TCP的應用層協議。

在TCP成功建立完協議后，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信息，最后得到一個"會話秘鑰"。

第二階段是則是在第一階段的"會話秘鑰"基礎上，進行對稱加密通信。

TLS四次握手

我們先來看下第一階段的TLS四次握手是怎么樣的。

第一次握手：

• Client Hello：是客戶端告訴服務端，它支持什么樣的加密協議版本，比如 TLS1.2，使用什么樣的加密套件，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，服務器隨機數 + 服務器證書 + 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 。從第二次握手的服務器證書里取出服務器公鑰，用公鑰加密 pre_master_key，發給服務器。
• Change Cipher Spec: 客戶端這邊已經擁有三個隨機數：客戶端隨機數，服務器隨機數和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，后面會用這個會話秘鑰進行對稱機密通信。
• Encrypted Handshake Message：客戶端會把迄今為止的通信數據內容生成一個摘要，用"會話秘鑰"加密一下，發給服務器做校驗，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（雖然被服務器公鑰加密過，但服務器有私鑰，能解密獲得原文），集齊三個隨機數，跟客戶端一樣，用這三個隨機數通過同樣的算法獲得一個"會話秘鑰"。此時服務器告訴客戶端，后面會用這個"會話秘鑰"進行加密通信。
• Encrypted Handshake Message：跟客戶端的操作一樣，將迄今為止的通信數據內容生成一個摘要，用"會話秘鑰"加密一下，發給客戶端做校驗，到這里，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，客戶端和服務端最后都擁有三個隨機數，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，服務器也會產生一個服務器隨機數，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"。

三個隨機數生成對稱秘鑰

你可以簡單的認為，只要知道這三個隨機數，你就能破解HTTPS通信。

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，它被服務器的公鑰加密過，只有客戶端自己，和擁有對應服務器私鑰的人能知道。

所以問題就變成了，怎么才能得到這個?pre_master_key？?

怎么得到pre_master_key

服務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與服務端進行數據傳輸時，是需要先基于TCP建立HTTP連接，然后再調用客戶端側的TLS庫（OpenSSL、NSS）。觸發TLS四次握手。

這時候如果加入環境變量SSLKEYLOGFILE就可以干預TLS庫的行為，讓它輸出一份含有pre_master_key?的文件。這個文件就是我們上面提到的/Users/xiaobaidebug/ssl.key。

將環境變量注入到curl和chrome中

但是，雖然TLS庫支持導出key文件。但前提也是，上層的應用程序在調用TLS庫的時候，支持通過SSLKEYLOGFILE環境觸發TLS庫導出文件。實際上，也并不是所有應用程序都支持將SSLKEYLOGFILE。只是目前常見的curl和chrome瀏覽器都是支持的。

SSLKEYLOGFILE文件內容

再回過頭來看ssl.key文件里的內容。

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

這里有三列。

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。

這么多行，wireshark怎么知道用哪行的pre_master_key呢？

wireshark?是可以獲得數據報文上的client random的。

比如下圖這樣。

Client Hello 里的客戶端隨機數

注意上面的客戶端隨機數是以 "bff63bbe5"結尾的。

同樣，還能在數據報文里拿到server random。

找到server random

此時將client random放到ssl.key的第二列里挨個去做匹配。

就能找到對應的那一行記錄。

ssl.key里的數據

注意第二列的那串字符串，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數據，就是我們想要的pre_master_key。

那么這時候wireshark就集齊了三個隨機數，此時就可以計算得到會話秘鑰，通過它對數據進行解密了。

反過來，正因為需要客戶端隨機數，才能定位到ssl.key?文件里對應的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。如果連接早已經建立了，數據都來回傳好半天了，這時候你再去抓包，是沒辦法解密的。

總結

• 文章開頭通過抓包baidu的數據包，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握手的過程中會先通過非對稱機密去交換各種信息，其中就包括3個隨機數，再通過這三個隨機數去生成對稱機密的會話秘鑰，后續使用這個會話秘鑰去進行對稱加密通信。如果能獲得這三個隨機數就能解密HTTPS的加密數據包。
• 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，第三個是被服務器公鑰加密過的，在客戶端側需要通過SSLKEYLOGFILE去導出。
• 通過設置SSLKEYLOGFILE環境變量，再讓curl或chrome會請求HTTPS域名，會讓它們在調用TLS庫的同時導出對應的sslkey文件。這個文件里包含了三列，其中最重要的是第二列的client random信息以及第三列的pre_master_key。第二列client random用于定位，第三列pre_master_key用于解密。