• 【网络通讯开发系列】如何抓取终端设备的TLS报文(一)



    作者:架构师李肯

    一个专注于嵌入式IoT领域的架构师。有着近10年的嵌入式一线开发经验,深耕IoT领域多年,熟知IoT领域的业务发展,深度掌握IoT领域的相关技术栈,包括但不限于主流RTOS内核的实现及其移植、硬件驱动移植开发、网络通讯协议开发、编译构建原理及其实现、底层汇编及编译原理、编译优化及代码重构、主流IoT云平台的对接、嵌入式IoT系统的架构设计等等。拥有多项IoT领域的发明专利,热衷于技术分享,有多年撰写技术博客的经验积累,连续多月获得RT-Thread官方技术社区原创技术博文优秀奖,荣获CSDN博客专家、CSDN物联网领域优质创作者、2021年度CSDN&RT-Thread技术社区之星RT-Thread官方嵌入式开源社区认证专家RT-Thread 2021年度论坛之星TOP4华为云云享专家(嵌入式物联网架构设计师)等荣誉。坚信【知识改变命运,技术改变世界】!


    1 写在前面

    在平时工作中的网络编程开发,少不了要通过抓取网络报文来分析网络问题的应用场景。有的时候,你可能通过代码排查得焦头烂额,毫无头绪,但是只要一把网络报文拎出来一看,一下子思路就打开了。

    但是,一个嵌入式设备要怎么才能抓取其网络设备呢?

    假如我们的这个嵌入式设备,跑的就是普通的 RTOS 系统,不像嵌入式Linux系统那样,还可以使用诸如 tcpdump 这种命令行工具来抓取网络报文,他们可能连基本的DEBUG输入都不一样有,仅有一个输出LOG的串口。

    那么,面对这种嵌入式设备,我们能够怎么抓取其网络报文呢?

    本文将为你揭晓答案,且文中描述的方法也是笔者多年调试网络问题,一直在使用的方法,希望对大家有所帮助。

    2 需求分析

    回到问题本身,其实需求还是比较明确的,就是需要抓取一个嵌入式设备的网络报文,且这个设备不具备命令行抓取的能力,只能使用外部设备辅助完成。

    同时,这个嵌入式设备可能使用的是 以太网通讯、4G/5G等蜂窝网络通讯、Wi-Fi通讯,针对这样多样化的通讯方式,是否能找出一种比较通用的抓包方式,满足这几种通讯方式下的抓包需求,这是我们所追求的。

    3 几个方法

    本文先简单介绍下,面对这种嵌入式设备的网络抓包场景,可能使用到的几种方法,但本文将会重点介绍其中的一种,其他的几种,后面有空再另行整理。

    • 使用路由器、交互就镜像抓包
    • 使用PC无线热点捕获抓包
    • 使用网络代理(中转服务器)抓包
    • 使用特殊工具抓无线空口数据包

    以上几种方法,各个各的优势,适用于不同的应用场景,灵活选用即可。

    像我这边目前碰到的应用场景,都是一些基于 Wi-Fi 通讯的终端设备,所以对我而言,采用第二种 PC无线热点捕获 抓包,就是一个最佳选择。

    4 原理分析

    使用 PC无线热点捕获抓包 的这种方式,网络拓扑图如下所示:

    在这里插入图片描述

    5 方法实践

    5.1 工具准备

    如上面描述的抓包原理,你需要:

    • 一台具备网络能力的PC主机:如果设备需要连公网,这台主机还需要具备公网连接的能力;

    • 一个迷你的无线网卡:最简单的就类似 360Wi-Fi 那种USB无线网卡;如果你准备的主机是一台笔记本的话,则可以不需要额外准备外置的无线网卡;

    • Windows下的Wireshark抓包工具:强大的网络报文抓取和分析工具;

    • 若干终端设备:配置好终端设备,使其连接由PC发射处理的无线热点。

    5.2 详细步骤

    1)第一步自然把相关的工具准备好,相关的软件安装好

    安装wireshark可以参考 教程,最重要的是,记得把 WinPcapUSBPcap 安装上:

    img

    img

    2)配置PC环境,把无线热点给发射出来

    这里如果是 笔记本自带了无线网卡的,可以参考这个 教程 把无线热点搞起来。

    如果是台式主机,需要外置无线网卡的,强力建议使用 360Wi-Fi,主要是廉价、便捷,应用这种抓包场景绰绰有余。

    另外,它还有一个配套的上位机工具,长这样,基本就可以一件傻瓜式地就可以把无线热点给发射出来;同时,在上位机这还能看到当前有哪些设备正连着这个无线热点,真的非常地方便。

    image-20220726003951917

    3)配置终端设备连接对应的无线热点

    上面的步骤完成后,终端设备就可以连接上对应的无线热点了,这个时候理论上,终端就已经借助PC的网络能力,它自己也具备了对外连接网络的能力。

    4)操作Wireshark抓包工具

    打开wireshakr软件,在首页会看到很多网卡设备,有无线的,也有有线的,这些有波浪线的表示当前有网络数据在流动:

    image-20220726004336727

    但是,你可能会发现这里并没有那个发射无线热点的 网卡设备 (图中的WLAN是我笔记本的内置无线网卡)。

    我们可以查看下系统 网卡适配器:

    image-20220726004554579

    5)配置下无线网卡适配器【关键步骤】

    这个时候我们需要去配置一下无线网卡适配器,找到对应的无线网卡:

    右键 -》属性,找到下面的这个选项,勾选上,最后确认:

    image-20220726004806654

    6)刷新wireshark的网卡设备列表

    wireshark的主界面,再菜单栏找到【捕获】-> 【刷新接口列表】,这个时候下面就会把无线网络给显示出来了:

    image-20220726005013480

    7)启动wireshark抓包

    双击对应的无线网卡设备,开始启动抓包,同时在终端发起一些网络交互,这时就可以看到wireshark中有网络报文刷出来了。动态图如下所示:

    2022-07-27-23-40-35

    8)wireshark的网络报文过滤

    这个操作需要知道终端侧,在访问哪个服务器,比如访问百度网页,我们需要先知道百度的IP是多少,然后利用wireshark的过滤规则,直接把这部分网络报文给帅选出来。

    比如我这里查到的百度域名解析出来的IP地址是:14.215.177.224,那么我就可以这么过滤抓包,动态图如下:

    2022-07-27-23-53-15

    比如我要抓取TLS相关报文,我可以利用 端口号是443 这个特性来抓取报文:

    2022-07-27-23-55-50

    同时,你的终端设备要访问其他服务器,也是可以用相同的操作原理把它抓出来。

    9)实战网络报文分析

    值得注意的是,我们这里抓取的报文可能是纯TCP的,也可能是TLS的,使用wireshark的报文分析工具就可以分析出来了。

    具体可以参考一些网络报文分析教程,这里不再赘述。

    6 经验总结

    • 抓包方法很多,适合自己的才是最好的;
    • 无论哪种抓包方法,能拿到有效的网络报文就是王道,至少操作的便捷性,能用能知道;
    • wireshark分析网络报文的能力很重要,几个重要的基础操作一定要非常熟练;
    • 分析网络报文需要具备扎实的网络基本功,必要的时候,好好补一补网络报文的核心知识。

    7 参考链接

    8 更多分享

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    【RT-Thread开发笔记】

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    有问题的话,可以跟我讨论,知无不答,谢谢大家。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/szullc/article/details/126025654