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《计算机网络—自顶向下方法》 第八章Wireshark实验：SSL

2023-05-16

实验描述：

在本实验中，我们将研究安全套接层（SSL）协议，我们将会重点关注通过 TCP 连接发送的 SSL 记录。我们将会通过您的主机和电子商务服务器发送的 SSL 记录 的跟踪来实现。 我们将研究各种 SSL记录类型以及 SSL 消息中的字段。您可能会需要重新查看课本中的 8.6节。

实验过程：

1. 在 SSL 会话中抓包
  • 第一步是在 SSL会话中捕获数据包。要做这一步，您应该去你最喜欢电子商务网站开始购买物品（但是请勿真的购买）。使用 Wireshark捕获数据包后，应设置过滤器，使其仅显示包含主机发送和接收的 SSL记录的以太网帧。 （SSL记录就是 SSL消息）您应该获得如下屏幕截图所示的内容。

我这里访问的是淘宝，其实只要访问ssl加密的网站都可以（也就是以https开头的网站）。
在这里插入图片描述

2. 分析抓包结果

您使用的 Wireshark界面应该仅仅显示含有 SSL记录的以太网帧。建议您记住：每个以太网帧可能包含一个或多个的 SSL记录，这点很重要。（这与 HTTP消息不 同，每个以太网帧包含一个完整的 HTTP消息或者仅仅包含 HTTP消息的一部分） 因此，一个SSL记录可能会被多个以太网承载。

回答问题：

  1. 对于前 8个以太网帧，请分别指出每一个帧的来源（客户端和服务器），确定每个帧包含的SSL记录的数量，并且列出包含SSL记录的类型。绘制客户端和服务器含有箭头指向的时序图。

答：
帧的来源直接可以通过Source 和 Destination可以看出，每个帧包含的SSL记录的数量可以在每个帧的Transport Layer Security可以看到，SSL记录的类型可以从Info看出。
在这里插入图片描述
时序图可以直接看WireShark自己绘制的，点击统计 -> 流量图 -> 限制显示过滤器：
在这里插入图片描述

客户端发出请求 (ClientHello) 记录（ClientHello Record:） ：
2. 每个 SSL记录都以相同的三个字段（可能具有不同的值）开头。 其中一个 字段是“内容类型”，长度为一个字节。 请列出所有三个字段及其长度。

答：Content Type字段为1字节，Version字段为2字节，Length字段为2字节:
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  1. 展开 ClientHello记录（如果您的跟踪包含多个 ClientHello记录，请展开包 含第一个记录的以太网帧），内容类型的值是多少？

答：如上图：Content Type: Handshake(22)

  1. ClientHello记录是否包含随机数（也称为“挑战码”（ challenge））？ 如果是 这样，十六进制的挑战码值是多少？

答：包含，也就是下面的Random，太长了，就不写出来了。
在这里插入图片描述

  1. ClientHello记录是否通知了它所支持密码加密套件（suite）？如果是这样， 请在第一个密码套件， 分别指出非对称密钥加密算法，对称密钥加密算法，哈希算法分别都是什么？

答：
在这里插入图片描述
以下为别人总结的知识点：
在这里插入图片描述
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服务器回应(ServerHello) 记录 （ServerHello Record）：
6. 找到 ServerHello SSL记录。 此记录是否指定了之前的密码套件之一？ 选择的密码套件中有哪些算法？

答：指定了哈希加密算法（SHA哈希函数）。
在这里插入图片描述

  1. 此记录是否包含随机数？如果有，它有多长？SSL中客户端和服务器段随机数用来干什么？

答：
包含，有32字节，也就是用64个16进制数来表示。
多次随机数生成为未来生成对话密钥提高安全性能。
在这里插入图片描述

  1. 此记录是否包含会话 ID？ 会话 ID的目的是什么？

答：包含（有的可能不会包含，也就是可以有也可以没有）
目的：用一定时间内端口连接快速恢复连接过程。
在这里插入图片描述

  1. 此记录是否包含证书，或者证书是否包含在单独的记录中。 证书是否适合一个单独的以太网帧传输？

答：此记录不包含证书，但是可以看到后面的一个Server Hello是包含证书的，而且包含在单独的记录内。
适合在一个单独的以太网帧传输。
在这里插入图片描述

客户端密钥交换记录（Client Key Exchange Record）：
10. 找到客户端密钥交换记录。 此记录是否包含前主密钥(pre-master secret)？ 这个前主密钥用于什么？ 前主密钥加密了吗？ 如果是这样，为什么？ 加密的前主密钥有多长？

答：1）包含
2）
3）使用EC Diffie-Hellman（ECDH加密算法）进行加密传输，使用的是服务器公钥加密，用以给服务器让服务器用私钥解密并且使用前面两个hello过程的随机数生成本次的会话加密密钥。
4）32个字节
在这里插入图片描述

由客户端发送编码改变记录和加密握手记录：
11. 编码改变记录目的是什么？在您的跟踪中本记录有多少字节。

答：告诉服务器已经计算好加密密钥，以后将会用商定的加密方式和密钥加密传输了，在我的跟踪中该记录有6个字节。
在这里插入图片描述

  1. 在加密的握手记录中，什么是加密的？ 为什么？

答：消息校验码是加密的，这个校验码是包含之前所有连接消息的摘要加密格式，只有服务器可以解开，因为在建立连接中，存在可能连接消息被侦听和更改的情况，因此还需要进行信息摘要计算和加密传输，判断是否存在异常，如果异常，将会直接关闭连接。

  1. 服务器是否还向客户端发送更改编码记录和加密的握手记录？ 这些记录与客户发送的记录有何不同？

答：如下可以看出，服务器向客户发了。没有啥不同，加密握手记录中同样是包含之前所有连接消息摘要的加密形式，用以供客户端解密，判断是否存在异常选择处理。
在这里插入图片描述

应用数据（Application Data ）
14. 如何加密应用程序数据？ 包含应用程序数据的记录是否包含消息认证码 MAC？ Wireshark是否区分加密的应用程序数据和消息认证码 MAC？

答：使用本次对话协商和交换好对称加密密钥应用程序数据，这个数据里同时包括消息本身和消息认证码，所以比消息本身要长，但是加密过，所以无法区分。
在这里插入图片描述

  1. 请您指出和解释您在跟踪中发现的任何其他内容。

答：Application Data报文中，没有发现其他内容。

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