使用Wireshark查看HTTPS中TLS握手过程

通过使用Wireshark抓包分析TLS握手的过程，可以更容易理解和验证TLS协议，本文将先介绍Wireshark解密HTTPS流量的方法，然后分别验证TLS握手过程和TLS会话恢复的过程。

一、使用Wireshark解密HTTPS流量的方法

TLS对传输数据进行了加密，直接使用Wireshark查看，TLS协议之上的协议细节（应用层 HTTP）完全看不到，因此需要解密后，才能查看。解密方法如下：

1.在Wireshark官网下载系统对应的Wireshark安装包，进行安装

2.增加系统环境变量设置（计算机 -- 右键 -- 属性--高级系统设置--高级--环境变量--系统变量--新建）

变量名：SSLKEYLOGFILE

变量值：%USERPROFILE%\sslkeysENV.pms

3.在CMD使用命令行启动chrome浏览器

"C:\Program Files (x86)\Google\Chrome\Application\chrome.exe" --ssl-key-log-file=%USERPROFILE%\sslkeysARG.pms

4.设置Wireshark

(1)打开Wireshark--编辑--首选项--Protocols--SSL

(2)设置(Pre)-Master-Secret log filename

C:\Users\用户名\sslkeysARG.pms  （路径 就是 %USERPROFILE%的值）

(3)设置SSL debug file （此步骤可选，用来记录解密的日志）

C:\Users\用户名\ssl.log （路径 就是 %USERPROFILE%的值）

5.此时便可以在Wireshark中查看HTTPS的流量了

下面是解密前后对比图：

二、完整的TLS握手过程

上图是完整的TLS握手的过程，TLS运行在传输层协议之上，蓝色的部分是TCP握手阶段。假设服务器与客户端的传输时间是28ms。我们通过Wireshark的抓包来逐条分析：

1. 在0ms，客户端发送SYN分组开始TCP握手；

2. 在28ms，服务器响应SYN-ACK分组；

3.在56ms，客户端确认SYN-ACK；

同时，立即发送Client Hello，也是TLS握手的第一步，将TLS的版本、所支持的加密套件列表、支持或希望的使用的TLS扩展选项发送给服务器。

其中server_name 为SNI（Server Name Indication，服务器名称指示）扩展，与HTTP中Host首部相似，在握手之初就指定要连接的主机名。对于相同IP服务不同域名的情况，就可以使用SNI区分不同的域名。

其中Application Layer Protocol Negotiation 为ALPN应用层协议协商扩展，在TLS握手的同时协商应用协议，节省HTTP Upgrade机制带来的额外的往返时间。

4. 在84ms，服务器发送Server Hello，Certificate，（Server Key Exchange），Server Hello Done

服务器取得TLS协议版本用于之后的通信，从客户端提供的加密套件里选择一个，选择HTTP协议版本，附上自己的证书，发送给客户端。作为可选项，服务器也可以发送一个请求，要求客户端提供证书及其他TLS扩展参数。

5. 在112ms，客户端发送Client Key Exchange，Change Cipher Spec，Finished

客户端生成一个新的对称密钥，用服务器的公钥加密，发送给服务器，告知服务器可以开始加密通信了。

6. 在140ms，服务器端发送（New Session Ticket），Change Cipher Spec，Finished

服务器解密出客户端发来的对称密钥，通过验证消息的MAC检查消息的完整性，再返回给客户端一个加密的“Finished”消息。因为是第一次建立会话，还发送了New Session Ticket。

7. 在168ms，开始传输应用层数据。

三、简短的TLS握手过程

为了节省握手往返次数，TLS提供了恢复功能，通过服务器端的会话标识符或客户端的会话记录单机制，也被称为会话缓存或无状态恢复机制，减少协商次数。

1. 在0ms，客户端发送SYN分组开始TCP握手；

2. 在28ms，服务器响应SYN-ACK分组；

3.在56ms，客户端确认SYN-ACK；

同时，立即发送Client Hello，也是TLS握手的第一步，将TLS的版本、Session ID、所支持的加密套件列表、支持或希望的使用的TLS扩展选项发送给服务器。

4. 在84ms，服务器发送Server Hello，Change Cipher Spec，Server Hello Done

5. 在112ms，客户端发送Change Cipher Spec，Finished

同时，立即可以传输应用层数据。

参考资料：

1.https://hpbn.co/

2.https://stackoverflow.com/questions/42332792/chrome-not-firefox-are-not-dumping-to-sslkeylogfile-variable

3.https://imququ.com/post/http2-traffic-in-wireshark.html