HTTP2指纹识别(一种相对不为人知的网络指纹识别方法)

这是关于网络指纹识别的两部分系列的第二部分

上一部分我介绍了有关TLS 指纹识别方法（以及在不同客户端的指纹有何区别）：

https://mp.weixin.qq.com/s/BvotXrFXwYvGWpqHKoj3uQ

HTTP/2 指纹识别

和Tls指纹类似也是一种 Web 服务器可以依赖指纹来识别哪个客户端。

例如，它可以识别浏览器类型和版本，或者是否使用了脚本(你是真实浏览器啊还是ScriptBoy?)。

该方法依赖于 HTTP/2 协议的内部结构，与其更简单的前身 HTTP/1.1 相比，这些内部结构鲜为人知。

在这篇文章中，我将首先简要介绍 HTTP/2协议，然后详细介绍我们可以协议的哪些参数来识别你究竟谁(what are you)！

与HTTP/1.1相比

使用HTTP/1.1协议,客户端向服务器发送文本请求（通常使用 TLS 加密）默认情况下，Chrome 的请求如下所示：

GET / HTTP/1.1
Host: www.wikipedia.org

sec-ch-ua: " Not A;Brand";v="99", "Chromium";v="101", "Google Chrome";v="101"
sec-ch-ua-mobile: ?0
sec-ch-ua-platform: "Windows"
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/101.0.4951.67 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Sec-Fetch-Site: none
Sec-Fetch-Mode: navigate
Sec-Fetch-User: ?1
Sec-Fetch-Dest: document
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Accept-Language: en-US,en;q=0.9

User-Agent包含客户端的确切版本，虽然可用于识别客户端。但是很容易被任何 http 库或命令行工具伪造(地球人都知道)！

HTTP/2 简介

HTTP/2 是 HTTP 协议的主要修订版，从 2015 年左右开始出现。现在大约一半的网站使用 HTTP/2

基本上所有流行的网站都默认使用它！

如何看服务端使用的是否是http2协议呢？

在chrome上看是这样的

在Firefox上看是这样的

HTTP/2 的主要目标是提高性能

• 多路复用（Multiplexing ） - 多个请求和响应可以同时共享同一个 TCP 连接，从而减少了获取具有大量资源（图像、脚本等）的站点的时间。
• 优先级（PRIORITY） - HTTP/2 支持对某些请求和响应进行优先级排序。
• 服务器推送（Server push） - 在 HTTP/2 中，服务器可以在客户端请求资源之前将资源发送给客户端。

然而，HTTP 协议的应用程序语义没有改变：它仍然由熟悉的请求/响应模型组成，包括 URI、HTTP 方法、HTTP 标头和状态码。

Frames and Streams

HTTP/2 是一种二进制协议，与文本 HTTP/1.1 不同。HTTP/2 中的消息由帧组成，有十种不同用途的帧。帧始终是流的一部分。

Stream都是有编号的，从0开始

如上图：编号为0的Stream包含如下

• SETTINGS是客户端发送的第一帧，包含 HTTP/2 的特定配置，
• WINDOW_UPDATE- 增加接收器的窗口大小，下面会讲到

然后是编号开始递增，代表了客户端给服务端发送的实际请求，如上图为1的Stream：

• HEADERS 包含 URI、HTTP 方法和客户端的 HTTP 头
• DATA 包含来请求的资源数据以及服务器的响应

使用 HTTP/2 进行客户端指纹识别

研究http2协议的工具

这里推荐使用nghttpd，它可以很方便的创建一个http2协议的webserver。
最关键的是，让客户端请求的时候它能够直观的把每一帧都给打印出来（下面会给大家演示）
我将它安装在wsl的ubuntu机器上，还得自建一个证书，这里我遇到了一点坑，
避坑指南请看我写的(wsl创建证书让chrome浏览器识别)：

下面就是如何使用nghttpd跑h2协议server

我这里分别使用如下客户端来测试

• Chrome浏览器
• Firefox浏览器
• CURL
• Python脚本

1. SETTINGS

上面介绍到这是客户端发送的第一帧，里面有一些特殊配置

Chrome

recv SETTINGS frame 24, flags=0x00, stream_id=0>
      [SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZE(0x01):65536]
      [SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS(0x03):1000]
      [SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE(0x04):6291456]
      [SETTINGS_MAX_HEADER_LIST_SIZE(0x06):262144]

Firefox

recv SETTINGS frame 18, flags=0x00, stream_id=0>
      [SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZE(0x01):65536]
      [SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE(0x04):131072]
      [SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE(0x05):16384]

CURL

recv SETTINGS frame 18, flags=0x00, stream_id=0>
      [SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS(0x03):100]
      [SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE(0x04):1073741824]
      [SETTINGS_ENABLE_PUSH(0x02):0]

PYTHON

recv SETTINGS frame 36, flags=0x00, stream_id=0>
      [SETTINGS_HEADER_TABLE_SIZE(0x01):4096]
      [SETTINGS_ENABLE_PUSH(0x02):0]
      [SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE(0x04):65535]
      [SETTINGS_MAX_FRAME_SIZE(0x05):16384]
      [SETTINGS_MAX_CONCURRENT_STREAMS(0x03):100]
      [SETTINGS_MAX_HEADER_LIST_SIZE(0x06):65536]

很明显，根据测试，在SETTINGS Frame帧里面配置，
不同的客户端设置的种类和值都是不同的，这使得很容易区分是否是浏览器，
而且这个配置不容易控制，可以用于指纹识别！

WINDOW_UPDATE

HTTP/2 实现了一种流控制机制。
流量控制为接收方提供了在每个流的基础上调节流量的机制。
使用WINDOW_UPDATE大小来实现的

默认窗口大小由SETTINGS帧里面的 SETTINGS_INITIAL_WINDOW_SIZE中的值控制，
参考上方测试，可以看到 Chrome 使用 6MB (6291456) 而 Firefox 使用 128KB (131072)

当客户端接收数据时，它可以使用WINDOW_UPDATE框架来调整窗口大小，从而增加其窗口大小。

Chrome

recv WINDOW_UPDATE frame 4, flags=0x00, stream_id=0>
          (window_size_increment=15663105)

Chrome 实际上将连接级窗口大小增加到 15MB (15663105+65535=15MB)

Firefox

recv WINDOW_UPDATE frame 4, flags=0x00, stream_id=0>
          (window_size_increment=12517377)

Firefox 会将其增加到 12MB

CURL

recv WINDOW_UPDATE frame 4, flags=0x00, stream_id=0>
          (window_size_increment=1073676289)

curl使用 32MB

参考：https://github.com/curl/curl/blob/10cd69623a544c83bae6d90acdf141981ae53174/lib/http2.c#L62

PYTHON

recv WINDOW_UPDATE frame 4, flags=0x00, stream_id=0>
          (window_size_increment=16777216)

PYTHON 会将其增加到 16MB

所以我们也可以使用该参数用于指纹识别！

HEADERS

这个有点意思了

从广义上讲，HEADERS 包含了 HTTP/1.1 的所有功能，包含了
URI、方法（GET/POST/等）和客户端的头等！

下面的几个伪标头的顺序对于每个客户端是不同的。

• :method
• :authority
• :scheme
• :path

我们来测试一下

Chrome

顺序是：
m,a,s,p

Firefox

顺序是：
m,p,a,s

CURL

顺序是：
m,p,s,a

Python

顺序是：
m,a,s,p

这个看似很小的差异,也可以用于指纹识别

HTTP/2 指纹识别在哪里使用？

它用于与TLS 指纹识别类似的目的：比如反 DDOS 和反脚本等自动爬虫(提高门槛)，只允许真实浏览器等。

如何让你的server具有提取客户端HTTP2指纹的能力

ja3是tls指纹的标准,wiresharp也默认带有

搞http2指纹的目前市面上还没有标准，
我开源了一款提取tls&http2指纹的中间件（面向aspnetcore的）

https://github.com/yuzd/ja3-csharp

在线测试：

https://kawayiyi.com/tls

{
    "tlsVersion": "Tls12",
    "tcpConnectionId": "0HMKCUARI97OU",
    "tlsHashOrigin": "771,4865-4866-4867-49195-49199-49196-49200-52393-52392-49171-49172-156-157-47-53,0-23-65281-10-11-35-16-5-13-18-51-45-43-27-17513-21,29-23-24,0",
    "tlsHashMd5": "cd08e31494f9531f560d64c695473da9",
    "cipherList": [
        "TLS_AES_128_GCM_SHA256",
        "TLS_AES_256_GCM_SHA384",
        "TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256",
        "TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256",
        "TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256",
        "TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384",
        "TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384",
        "TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256",
        "TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305_SHA256",
        "TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA",
        "TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA",
        "TLS_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256",
        "TLS_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384",
        "TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA",
        "TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA"
    ],
    "extentions": [
        "server_name",
        "extended_master_secret",
        "renegotiation_info",
        "supported_groups",
        "ec_point_formats",
        "session_ticket",
        "application_layer_protocol_negotiation",
        "status_request",
        "signature_algorithms",
        "signed_certificate_timestamp",
        "key_share",
        "psk_key_exchange_modes",
        "supported_versions",
        "compress_certificate",
        "extensionApplicationSettings",
        "padding"
    ],
    "supportedgroups": [
        "X25519",
        "CurveP256",
        "CurveP384"
    ],
    "ecPointFormats": [
        "uncompressed"
    ],
    "proto": "HTTP/2",
    "h2": {
        "SETTINGS": {
            "1": "65536",
            "3": "1000",
            "4": "6291456",
            "6": "262144"
        },
        "WINDOW_UPDATE": "15663105"
    }
}

如何过http2指纹呢？

知道了原理，还不好过吗

总结

指纹识别在整个网络中变得非常普遍，Http2的指纹相对来说不为人知，但是并不新鲜

比如这篇论文：

https://www.blackhat.com/docs/eu-17/materials/eu-17-Shuster-Passive-Fingerprinting-Of-HTTP2-Clients-wp.pdf

详细介绍了一项具有类似结论的研究

本文参考了@lwthiker大神的研究，加上了自己的实践(解析http2协议)，感谢他的指点