OpenVPN協議解析-握手資料包分析
阿新 • • 發佈：2018-12-19
學習一種協議的最好的方式就是研究它的資料包，這樣可以加深對協議的理解。對於研究過某種協議資料包的傢伙來講，他一定知道協議頭的哪個位置對應哪個欄位，雖然這對於理解協議為什麼這麼設計可能沒有太大的幫助，然而對於排查問題和實際實施是很有幫助的。既然很多人都對Richard Stevens的《TCP/IP詳解》情有獨鍾，咱就剽竊他的風格，解析一下OpenVPN的握手是如何完成的。本文分析70餘個資料包，當然，最終我會略去重複的內容，來看看OpenVPN的握手協商過程。 
1.分析前的解釋
1.1.資料包格式
本文以如下格式分析每一個握手資料包，具體OpenVPN資料包的格式，請參閱《OpenVPN協議解析-網路結構之外》：1.1.1.本文為了節省篇幅，省去了UDP以下各層的資料，直接從OpenVPN的封裝開始。
1.1.2.以下為資料包格式，xx為十六進位制位元組：
A->B：方向，分別為Server->Client和Client->Server|xx|：操作碼+key id，1位元組，xx右移5位就是操作碼|xx|xx|xx|xx|xx|xx|xx|xx|：session ID，這個ID是單方向的，8位元組|xx|xx|xx|xx|xx|xx|xx|xx|1a|de|38|06|ab|5e|55|0f|8f|ed|ea|ca|：資料包訊息MAC，本文啟用tls-auth選項，本文MAC長度20位元組(使用SHA1)1.2.TLS/SSL握手協議
關於TLS/SSL握手協議，最好的資料是RFC，然後或許看OpenSSL的原始碼上手更快些。這裡僅給出幾個圖示和幾點解釋，SSL握手協議包格式如下：不管是記錄協議還是握手協議，都會有一個record header，該record格式如下：
其中，如果是SSL握手協議的話，record header的type欄位為0x16，我們使用的TLS，因此其major和minor分別為0x03和0x01。接下來，我們看一下握手頭：
其中握手型別分別為：
Client hello：0x01Server hello：0x02Certificate：0x0bServer key exchange：0x0cCertificate request：0x0dServer hello done：0x0eCertificate verify：0x0fClient key exchange：0x10Finish：0x141.3.SSL握手協議和OpenVPN握手的關係
我們知道，OpenVPN的連線建立使用了SSL握手協議，可是卻抓不到SSL握手包，實際上SSL握手協議是作為一種載荷封裝在了OpenVPN的協議包裡面了，SSL握手協議資料實際上是寫入了一塊記憶體，然後OpenVPN從該記憶體中讀出這些資料包，然後封裝後通過reliable層發出，資料到達對端後，解封裝後寫入一塊記憶體，然後SSL從記憶體中讀出SSL握手載荷，一切都是通過BIO實現的。(如不甚理解，請參閱《OpenVPN協議解析-網路結構之外》)可以看出，SSL和OpenVPN屬於不同的層次，SSL握手協議在OpenVPN握手協議之上，然而當SSL握手結束後，OpenVPN的金鑰協議又在SSL記錄協議協議之上，更清晰的圖示如下所示：
因此，OpenVPN握手協議可以將SSL握手載荷隨意拆分和合並，它們通過BIO建立的記憶體區域建立唯一的聯絡。