在當今的網路環境中,資料傳輸的安全性已成為不可妥協的基本要求。無論是線上購物的信用卡資訊、企業內部的機密文件,或是個人的社交通訊內容,都需要可靠的加密機制保護。SSL/TLS 協定作為網際網路安全通訊的基石,透過非對稱加密、數位憑證與密鑰交換等技術,為資料傳輸建立了端到端的安全通道。
從 1994 年 Netscape 發布 SSL 2.0 開始,這個協定歷經多次演進與改良。SSL 3.0 修正了前代的諸多安全缺陷,而 TLS 1.0 則在 1999 年成為正式的網際網路標準。隨著密碼學研究的進展與攻擊手法的演化,協定持續升級,TLS 1.2 與 1.3 相繼問世,提供了更強的安全保證與更佳的效能表現。如今,HTTPS 已成為網站的標準配置,瀏覽器也逐步淘汰對舊版協定的支援。
在台灣的資訊安全領域,SSL/TLS 的正確實作與配置是企業合規與資安防護的重要環節。從金融業的線上交易系統到醫療院所的病歷傳輸,從政府機關的公文系統到電商平台的會員資料,都仰賴 SSL/TLS 提供的安全保障。然而,僅僅啟用 HTTPS 並不足以確保安全,憑證管理、密碼套件選擇、協定版本控制等細節都可能成為安全缺口。
本文將從技術實務的角度深入探討 SSL/TLS 協定的運作機制,涵蓋握手流程、憑證體系、密鑰交換與加密通訊等核心主題。同時,我們也將探討安全測試工具的使用、代理伺服器的應用場景,以及常見的攻擊手法與防禦策略。透過理論分析與實戰案例的結合,讀者將能全面掌握 SSL/TLS 技術棧,並在實際專案中建構安全可靠的通訊系統。
SSL/TLS 協定架構與演進
SSL/TLS 協定是一個分層架構的安全協定棧,建構在 TCP 之上,為上層應用協定提供透明的加密服務。理解這個架構對於掌握協定的運作原理至關重要。整個協定棧主要包含四個子協定,分別是記錄協定、握手協定、警示協定與變更密碼規格協定。
記錄協定是整個架構的基礎層,負責將上層資料分割、壓縮、加密與認證。它為每個記錄加上訊息認證碼,確保資料的完整性與真實性。握手協定則運行在記錄協定之上,負責協商加密參數、驗證通訊雙方的身份,並建立會話金鑰。警示協定用於傳遞錯誤與警告訊息,當協定層偵測到異常狀況時,會透過警示協定通知對方。變更密碼規格協定是最簡單的子協定,只包含單一訊息,用於通知對方即將啟用新協商的安全參數。
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package "SSL/TLS 協定層次架構" {
package "應用層協定" {
component "HTTP" as http
component "FTP" as ftp
component "SMTP" as smtp
component "其他協定" as other
}
package "SSL/TLS 協定層" {
component "握手協定\n(Handshake)" as handshake
component "警示協定\n(Alert)" as alert
component "變更密碼規格\n(Change Cipher Spec)" as ccs
component "應用資料協定\n(Application Data)" as appdata
component "記錄協定\n(Record Protocol)" as record
}
component "TCP 傳輸層" as tcp
}
http --> record
ftp --> record
smtp --> record
other --> record
handshake --> record
alert --> record
ccs --> record
appdata --> record
record --> tcp
note right of handshake
身份驗證
密鑰交換
參數協商
end note
note bottom of record
資料分割
壓縮處理
加密與 MAC
end note
@endumlTLS 1.3 在 2018 年發布,代表了協定演進的重要里程碑。相較於 TLS 1.2,新版本移除了多個過時且不安全的特性,包含 RSA 密鑰交換、CBC 模式密碼套件與 MD5/SHA1 雜湊演算法。握手流程也經過重新設計,從兩個往返簡化為一個往返,大幅降低了連線建立的延遲。前向保密成為強制要求,即使長期私鑰洩漏,過去的通訊內容仍無法被解密。
在實務部署中,協定版本的選擇需要平衡安全性與相容性。雖然 TLS 1.3 提供了最佳的安全保證,但某些舊版客戶端可能不支援。因此,許多伺服器配置為支援 TLS 1.2 與 1.3,但禁用 TLS 1.1 及更早的版本。這種策略在維持廣泛相容性的同時,也確保了基本的安全水準。
SSL/TLS 握手流程深度解析
SSL/TLS 握手是建立安全連線的關鍵過程,涉及身份驗證、密鑰交換與加密參數協商等多個步驟。理解握手流程對於診斷連線問題、優化效能與識別安全威脅都至關重要。
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participant "客戶端" as client
participant "伺服器" as server
== TLS 握手階段 ==
client -> server : ClientHello\n(支援的協定版本、密碼套件、隨機數)
note right of client
包含客戶端隨機數
支援的 TLS 版本
支援的密碼套件列表
end note
server -> client : ServerHello\n(選定的協定版本、密碼套件、隨機數)
note left of server
選擇協定版本
選擇密碼套件
生成伺服器隨機數
end note
server -> client : Certificate\n(伺服器憑證鏈)
note left of server
包含 X.509 憑證
CA 簽發的憑證鏈
公鑰資訊
end note
server -> client : ServerKeyExchange\n(密鑰交換參數)
server -> client : ServerHelloDone
client -> client : 驗證憑證\n檢查有效期\n檢查簽發者
client -> server : ClientKeyExchange\n(加密的預主密鑰)
note right of client
生成預主密鑰
用伺服器公鑰加密
end note
client -> client : 計算主密鑰\n和會話金鑰
server -> server : 解密預主密鑰\n計算主密鑰\n和會話金鑰
client -> server : ChangeCipherSpec
client -> server : Finished\n(加密的握手訊息摘要)
server -> client : ChangeCipherSpec
server -> client : Finished\n(加密的握手訊息摘要)
== 加密通訊階段 ==
client <-> server : 加密應用資料傳輸
note over client, server
使用對稱加密
會話金鑰保護資料
end note
@enduml握手過程以 ClientHello 訊息開始,客戶端向伺服器宣告其支援的 TLS 版本、密碼套件與壓縮方法,並提供一個隨機數。這個隨機數在後續的密鑰衍生過程中扮演重要角色,確保每次連線的會話金鑰都是唯一的。密碼套件列表按照客戶端的偏好順序排列,通常將最安全的套件放在前面。
伺服器收到 ClientHello 後,從客戶端提供的密碼套件列表中選擇一個支援的套件,並在 ServerHello 訊息中回覆。選擇的依據通常是伺服器的安全政策與效能考量。伺服器也會生成自己的隨機數,與客戶端隨機數一起用於後續的密鑰計算。接著,伺服器發送憑證鏈,證明其身份。憑證鏈從伺服器憑證開始,包含所有中繼 CA 憑證,直到受信任的根 CA 憑證。
憑證驗證是握手過程中的關鍵安全檢查。客戶端需要驗證憑證的有效期、檢查憑證是否被撤銷、確認憑證的主體名稱與目標網域相符,並驗證整個憑證鏈的簽名。任何一項檢查失敗都會導致連線中止。在現代瀏覽器中,憑證透明度日誌也成為驗證的一環,確保憑證的簽發過程是公開可審計的。
密鑰交換階段根據選擇的密碼套件而有所不同。傳統的 RSA 密鑰交換中,客戶端生成預主密鑰,用伺服器的公鑰加密後發送。在更安全的 ECDHE 密鑰交換中,雙方各自生成臨時的橢圓曲線密鑰對,交換公鑰後計算共享密鑰。ECDHE 提供了前向保密特性,即使伺服器的長期私鑰洩漏,過去的會話金鑰仍無法被推算出來。
握手的最後階段是 Finished 訊息的交換。這個訊息包含整個握手過程的雜湊摘要,用新協商的會話金鑰加密。雙方驗證 Finished 訊息,確認握手過程沒有被竄改,且雙方對於安全參數的理解是一致的。驗證通過後,握手完成,雙方開始使用會話金鑰進行加密通訊。
憑證體系與 PKI 基礎設施
公鑰基礎設施是 SSL/TLS 安全性的基石,它透過數位憑證與憑證授權機構建立了信任鏈。理解 PKI 的運作機制對於正確配置與管理 SSL/TLS 至關重要。
X.509 是最廣泛使用的數位憑證標準,定義了憑證的格式與內容。一個標準的 X.509 憑證包含版本號、序號、簽名演算法、簽發者名稱、有效期、主體名稱、主體公鑰、可選的擴展欄位與憑證授權機構的數位簽名。擴展欄位提供了額外的功能,例如主體別名可以讓單一憑證涵蓋多個網域,基本約束欄位則定義憑證是否可以作為 CA 憑證使用。
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package "PKI 憑證信任鏈" {
component "根 CA\n(Root CA)" as root_ca
component "中繼 CA 1\n(Intermediate CA)" as inter_ca1
component "中繼 CA 2\n(Intermediate CA)" as inter_ca2
component "伺服器憑證\n(example.com)" as server_cert
database "根憑證儲存區\n(Trust Store)" as trust_store
actor "客戶端" as client
}
trust_store --> root_ca : 內建信任
root_ca --> inter_ca1 : 簽發憑證
inter_ca1 --> inter_ca2 : 簽發憑證
inter_ca2 --> server_cert : 簽發憑證
client --> server_cert : 驗證憑證鏈
server_cert --> inter_ca2 : 驗證簽名
inter_ca2 --> inter_ca1 : 驗證簽名
inter_ca1 --> root_ca : 驗證簽名
root_ca --> trust_store : 檢查信任
note right of root_ca
自簽名憑證
預先安裝於系統
極少變更
end note
note bottom of inter_ca1
由根 CA 簽發
實際簽發伺服器憑證
可以撤銷與更新
end note
note left of server_cert
包含網域資訊
包含公鑰
有效期限制
end note
@enduml憑證信任鏈從受信任的根 CA 開始。根 CA 的憑證是自簽名的,預先安裝在作業系統或瀏覽器的信任儲存區中。根 CA 通常不直接簽發伺服器憑證,而是簽發中繼 CA 憑證,由中繼 CA 負責實際的憑證簽發工作。這種階層架構提供了更好的安全性與靈活性,當中繼 CA 的私鑰洩漏時,只需要撤銷該中繼 CA 憑證,而不影響整個根 CA。
憑證撤銷是 PKI 體系的重要安全機制。當憑證的私鑰洩漏或憑證資訊有誤時,需要在到期前撤銷憑證。傳統的撤銷機制包含憑證撤銷列表與線上憑證狀態協定。CRL 是 CA 定期發布的已撤銷憑證清單,但其檔案大小與更新延遲是顯著的缺點。OCSP 允許即時查詢憑證狀態,但增加了額外的網路請求。OCSP Stapling 透過讓伺服器在握手時附帶 OCSP 回應,解決了效能問題。
在實務應用中,憑證的申請與管理是一個複雜的流程。企業通常需要生成密鑰對、建立憑證簽發請求、提交給 CA、經過域名驗證或組織驗證程序,最後獲得簽發的憑證。Let’s Encrypt 的出現大幅簡化了這個過程,透過 ACME 協定實現了自動化的憑證申請與更新。
#!/bin/bash
# OpenSSL 憑證生成完整流程示範
# 展示從密鑰生成到自簽憑證的完整過程
echo "=== SSL/TLS 憑證生成實戰範例 ==="
# 步驟 1: 生成私鑰
# 使用 RSA 2048 位元金鑰(生產環境建議 4096 位元)
echo -e "\n[步驟 1] 生成 RSA 私鑰..."
openssl genrsa -out server.key 2048
# 驗證私鑰
echo "[驗證] 檢查私鑰格式..."
openssl rsa -in server.key -text -noout | head -n 5
# 步驟 2: 生成憑證簽發請求 (CSR)
# 包含伺服器的識別資訊
echo -e "\n[步驟 2] 生成憑證簽發請求..."
openssl req -new -key server.key -out server.csr \
-subj "/C=TW/ST=Taiwan/L=Taipei/O=Example Corp/OU=IT/CN=example.com"
# 查看 CSR 內容
echo "[驗證] 檢查 CSR 內容..."
openssl req -in server.csr -text -noout | grep -A 5 "Subject:"
# 步驟 3: 生成自簽憑證(測試環境使用)
# 生產環境應提交 CSR 給受信任的 CA
echo -e "\n[步驟 3] 生成自簽憑證 (365 天有效期)..."
openssl x509 -req -days 365 \
-in server.csr \
-signkey server.key \
-out server.crt
# 查看憑證詳細資訊
echo -e "\n[驗證] 憑證詳細資訊:"
openssl x509 -in server.crt -text -noout | head -n 20
# 步驟 4: 驗證憑證與私鑰配對
echo -e "\n[驗證] 確認憑證與私鑰配對..."
cert_modulus=$(openssl x509 -noout -modulus -in server.crt | openssl md5)
key_modulus=$(openssl rsa -noout -modulus -in server.key | openssl md5)
if [ "$cert_modulus" = "$key_modulus" ]; then
echo "✓ 憑證與私鑰配對正確"
else
echo "✗ 憑證與私鑰不配對"
fi
# 步驟 5: 生成包含 SAN 的憑證(支援多網域)
echo -e "\n[進階] 生成包含 SAN 擴展的憑證..."
cat > san.cnf <<EOF
[req]
distinguished_name = req_distinguished_name
req_extensions = v3_req
[req_distinguished_name]
countryName = Country Name (2 letter code)
stateOrProvinceName = State or Province Name
localityName = Locality Name
organizationName = Organization Name
commonName = Common Name
[v3_req]
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
DNS.1 = example.com
DNS.2 = www.example.com
DNS.3 = api.example.com
IP.1 = 192.168.1.100
EOF
# 使用配置檔生成憑證
openssl req -new -x509 -days 365 \
-key server.key \
-out server-san.crt \
-config san.cnf \
-extensions v3_req \
-subj "/C=TW/ST=Taiwan/L=Taipei/O=Example Corp/CN=example.com"
echo "[驗證] SAN 憑證內容:"
openssl x509 -in server-san.crt -text -noout | grep -A 5 "Subject Alternative Name"
# 步驟 6: 生成 PKCS#12 格式(用於 Windows/Java)
echo -e "\n[格式轉換] 生成 PKCS#12 格式..."
openssl pkcs12 -export \
-out server.p12 \
-inkey server.key \
-in server.crt \
-password pass:changeit
echo -e "\n=== 憑證生成完成 ==="
echo "生成的檔案:"
ls -lh server.* san.cnf
# 安全建議
echo -e "\n=== 安全建議 ==="
echo "1. 私鑰檔案 (server.key) 應設定嚴格權限: chmod 600 server.key"
echo "2. 定期更新憑證,建議有效期不超過 90 天"
echo "3. 生產環境使用受信任 CA 簽發的憑證"
echo "4. 啟用 OCSP Stapling 提升效能與隱私"
echo "5. 使用 4096 位元或更高的 RSA 金鑰長度"
這個完整的範例展示了憑證生成的所有關鍵步驟,包含私鑰生成、CSR 建立、自簽憑證簽發與多域名支援。在實際部署中,私鑰的保護至關重要,應該設定嚴格的檔案權限,並考慮使用硬體安全模組儲存關鍵的私鑰。
密碼套件選擇與安全配置
密碼套件定義了 SSL/TLS 連線使用的加密演算法組合,包含密鑰交換演算法、身份驗證演算法、對稱加密演算法與訊息認證碼演算法。選擇適當的密碼套件對於確保通訊安全至關重要。
一個典型的密碼套件名稱如 TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256,其中 ECDHE 表示使用橢圓曲線 Diffie-Hellman 臨時密鑰交換,RSA 表示使用 RSA 進行身份驗證,AES_128_GCM 表示使用 128 位元金鑰的 AES 加密搭配 GCM 模式,SHA256 則是用於偽隨機函數的雜湊演算法。
在選擇密碼套件時,需要考慮多個因素。前向保密是首要考量,因此應優先選擇使用 ECDHE 或 DHE 的套件。對稱加密演算法方面,AES-GCM 提供了優秀的安全性與效能,ChaCha20-Poly1305 則在行動裝置上表現更佳。應避免使用已知存在漏洞的演算法,如 RC4、3DES 與 CBC 模式的套件。
#!/usr/bin/env python3
"""
SSL/TLS 安全配置檢測工具
使用 Python 的 ssl 模組檢測目標伺服器的 SSL/TLS 配置
分析協定版本、密碼套件與憑證資訊
"""
import ssl
import socket
import sys
from datetime import datetime
from typing import Dict, List, Tuple
class SSLConfigAnalyzer:
"""SSL/TLS 配置分析器"""
# 已知不安全的密碼套件關鍵字
INSECURE_CIPHERS = [
'NULL', 'EXPORT', 'DES', 'RC4', 'MD5',
'PSK', 'SRP', 'CAMELLIA', 'IDEA', 'SEED'
]
# 推薦的密碼套件(按優先級排序)
RECOMMENDED_CIPHERS = [
'TLS_AES_256_GCM_SHA384',
'TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256',
'TLS_AES_128_GCM_SHA256',
'ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384',
'ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256'
]
def __init__(self, hostname: str, port: int = 443):
self.hostname = hostname
self.port = port
self.results = {}
def check_protocol_versions(self) -> Dict[str, bool]:
"""
檢測支援的 SSL/TLS 協定版本
Returns:
包含各協定版本支援狀態的字典
"""
protocols = {
'SSLv2': ssl.PROTOCOL_SSLv23, # 已棄用
'SSLv3': ssl.PROTOCOL_SSLv23, # 已棄用
'TLSv1.0': ssl.PROTOCOL_TLSv1,
'TLSv1.1': ssl.PROTOCOL_TLSv1_1,
'TLSv1.2': ssl.PROTOCOL_TLSv1_2,
}
# TLS 1.3 在較新的 Python 版本中支援
if hasattr(ssl, 'PROTOCOL_TLS'):
protocols['TLSv1.3'] = ssl.PROTOCOL_TLS
results = {}
for name, protocol in protocols.items():
try:
context = ssl.SSLContext(protocol)
context.check_hostname = False
context.verify_mode = ssl.CERT_NONE
with socket.create_connection((self.hostname, self.port), timeout=5) as sock:
with context.wrap_socket(sock, server_hostname=self.hostname) as ssock:
results[name] = True
except Exception as e:
results[name] = False
return results
def get_cipher_suites(self) -> List[str]:
"""
獲取伺服器支援的密碼套件
Returns:
密碼套件列表
"""
try:
context = ssl.create_default_context()
with socket.create_connection((self.hostname, self.port), timeout=5) as sock:
with context.wrap_socket(sock, server_hostname=self.hostname) as ssock:
return [cipher[0] for cipher in ssock.shared_ciphers() or []]
except Exception as e:
print(f"獲取密碼套件失敗: {e}")
return []
def analyze_cipher_security(self, ciphers: List[str]) -> Dict[str, List[str]]:
"""
分析密碼套件的安全性
Args:
ciphers: 密碼套件列表
Returns:
分類後的密碼套件字典
"""
secure = []
weak = []
insecure = []
for cipher in ciphers:
# 檢查是否為不安全的套件
if any(keyword in cipher.upper() for keyword in self.INSECURE_CIPHERS):
insecure.append(cipher)
# 檢查是否為推薦的套件
elif any(rec in cipher for rec in self.RECOMMENDED_CIPHERS):
secure.append(cipher)
else:
weak.append(cipher)
return {
'secure': secure,
'weak': weak,
'insecure': insecure
}
def get_certificate_info(self) -> Dict:
"""
獲取伺服器憑證資訊
Returns:
憑證資訊字典
"""
try:
context = ssl.create_default_context()
with socket.create_connection((self.hostname, self.port), timeout=5) as sock:
with context.wrap_socket(sock, server_hostname=self.hostname) as ssock:
cert = ssock.getpeercert()
# 解析憑證資訊
info = {
'subject': dict(x[0] for x in cert['subject']),
'issuer': dict(x[0] for x in cert['issuer']),
'version': cert['version'],
'serial_number': cert['serialNumber'],
'not_before': cert['notBefore'],
'not_after': cert['notAfter'],
'san': cert.get('subjectAltName', [])
}
# 檢查憑證有效期
not_after = datetime.strptime(cert['notAfter'], '%b %d %H:%M:%S %Y %Z')
days_to_expiry = (not_after - datetime.now()).days
info['days_to_expiry'] = days_to_expiry
return info
except Exception as e:
print(f"獲取憑證資訊失敗: {e}")
return {}
def run_full_analysis(self) -> None:
"""執行完整的 SSL/TLS 配置分析"""
print(f"\n{'='*60}")
print(f"SSL/TLS 安全配置分析報告")
print(f"目標: {self.hostname}:{self.port}")
print(f"{'='*60}")
# 檢測協定版本
print("\n[協定版本支援]")
protocols = self.check_protocol_versions()
for name, supported in protocols.items():
status = "✓ 支援" if supported else "✗ 不支援"
security = ""
if name in ['SSLv2', 'SSLv3', 'TLSv1.0', 'TLSv1.1']:
security = " [不安全,應禁用]"
elif name == 'TLSv1.3':
security = " [推薦]"
print(f" {name}: {status}{security}")
# 分析密碼套件
print("\n[密碼套件分析]")
ciphers = self.get_cipher_suites()
if ciphers:
analysis = self.analyze_cipher_security(ciphers)
print(f"\n 安全套件 ({len(analysis['secure'])} 個):")
for cipher in analysis['secure'][:5]:
print(f" ✓ {cipher}")
if analysis['weak']:
print(f"\n 弱安全套件 ({len(analysis['weak'])} 個):")
for cipher in analysis['weak'][:3]:
print(f" ⚠ {cipher}")
if analysis['insecure']:
print(f"\n 不安全套件 ({len(analysis['insecure'])} 個):")
for cipher in analysis['insecure']:
print(f" ✗ {cipher}")
# 憑證資訊
print("\n[憑證資訊]")
cert_info = self.get_certificate_info()
if cert_info:
print(f" 主體: {cert_info['subject'].get('commonName', 'N/A')}")
print(f" 簽發者: {cert_info['issuer'].get('commonName', 'N/A')}")
print(f" 有效期: {cert_info['not_before']} 至 {cert_info['not_after']}")
days = cert_info['days_to_expiry']
if days < 0:
print(f" 到期狀態: ✗ 已過期 {abs(days)} 天")
elif days < 30:
print(f" 到期狀態: ⚠ 即將到期 ({days} 天)")
else:
print(f" 到期狀態: ✓ 有效 (剩餘 {days} 天)")
if cert_info['san']:
print(f" SAN: {', '.join(x[1] for x in cert_info['san'][:3])}")
# 安全建議
print("\n[安全建議]")
if protocols.get('SSLv2') or protocols.get('SSLv3'):
print(" ✗ 禁用 SSLv2/SSLv3 協定")
if protocols.get('TLSv1.0') or protocols.get('TLSv1.1'):
print(" ⚠ 考慮禁用 TLSv1.0/1.1")
if not protocols.get('TLSv1.3'):
print(" ⚠ 啟用 TLSv1.3 以獲得最佳安全性")
if ciphers:
analysis = self.analyze_cipher_security(ciphers)
if analysis['insecure']:
print(" ✗ 移除不安全的密碼套件")
if not analysis['secure']:
print(" ⚠ 配置安全的密碼套件")
print(f"\n{'='*60}\n")
# 使用範例
if __name__ == "__main__":
if len(sys.argv) < 2:
print(f"使用方式: {sys.argv[0]} <hostname> [port]")
sys.exit(1)
hostname = sys.argv[1]
port = int(sys.argv[2]) if len(sys.argv) > 2 else 443
analyzer = SSLConfigAnalyzer(hostname, port)
analyzer.run_full_analysis()
這個工具提供了完整的 SSL/TLS 配置分析功能,能夠檢測協定版本支援、分析密碼套件安全性與驗證憑證資訊。在實務應用中,定期執行這類安全掃描能及早發現配置問題。
代理伺服器與中間人分析
代理伺服器在網路架構中扮演多重角色,從內容快取到存取控制,從匿名瀏覽到流量分析。在 SSL/TLS 環境中,代理伺服器的應用更為複雜,涉及憑證信任與加密解密等敏感操作。
透明 SSL 代理透過動態生成憑證的方式,攔截並解密 HTTPS 流量。當客戶端嘗試連線到 HTTPS 網站時,代理伺服器以目標網站的名義生成一張憑證,用代理伺服器的 CA 私鑰簽署。如果客戶端信任這個 CA,連線就能建立。代理伺服器實際上建立了兩條 SSL 連線,分別與客戶端和目標伺服器通訊,在中間解密並檢查流量。
#!/usr/bin/env python3
"""
mitmproxy 基礎 SSL/TLS 流量分析工具
展示如何使用 mitmproxy 攔截與分析 HTTPS 流量
包含請求/回應記錄、標頭分析與內容檢查
"""
from mitmproxy import http, ctx
from typing import Optional
import json
import re
class HTTPSTrafficAnalyzer:
"""HTTPS 流量分析器"""
def __init__(self):
self.request_count = 0
self.sensitive_patterns = {
'email': r'[a-zA-Z0-9._%+-]+@[a-zA-Z0-9.-]+\.[a-zA-Z]{2,}',
'credit_card': r'\b\d{4}[-\s]?\d{4}[-\s]?\d{4}[-\s]?\d{4}\b',
'phone': r'\b09\d{8}\b',
'id_number': r'\b[A-Z]\d{9}\b'
}
def request(self, flow: http.HTTPFlow) -> None:
"""
處理 HTTP/HTTPS 請求
Args:
flow: HTTP 流物件
"""
self.request_count += 1
request = flow.request
# 記錄基本請求資訊
ctx.log.info(f"\n{'='*60}")
ctx.log.info(f"請求 #{self.request_count}")
ctx.log.info(f"{'='*60}")
ctx.log.info(f"方法: {request.method}")
ctx.log.info(f"URL: {request.pretty_url}")
ctx.log.info(f"Host: {request.host}")
# 分析請求標頭
ctx.log.info("\n[請求標頭]")
for name, value in request.headers.items():
# 標記敏感標頭
is_sensitive = name.lower() in [
'authorization', 'cookie', 'x-csrf-token'
]
marker = "🔒" if is_sensitive else " "
ctx.log.info(f"{marker} {name}: {value}")
# 檢查 Cookie
if 'Cookie' in request.headers:
self._analyze_cookies(request.headers['Cookie'])
# 分析請求內容
if request.content:
self._analyze_request_content(request)
def response(self, flow: http.HTTPFlow) -> None:
"""
處理 HTTP/HTTPS 回應
Args:
flow: HTTP 流物件
"""
response = flow.response
ctx.log.info(f"\n[回應資訊]")
ctx.log.info(f"狀態碼: {response.status_code}")
ctx.log.info(f"內容類型: {response.headers.get('Content-Type', 'N/A')}")
ctx.log.info(f"內容長度: {len(response.content)} bytes")
# 檢查安全標頭
self._check_security_headers(response)
# 分析回應內容
if response.content:
self._analyze_response_content(response)
ctx.log.info(f"{'='*60}\n")
def _analyze_cookies(self, cookie_header: str) -> None:
"""
分析 Cookie 標頭
Args:
cookie_header: Cookie 標頭值
"""
ctx.log.info("\n[Cookie 分析]")
cookies = cookie_header.split('; ')
for cookie in cookies:
if '=' in cookie:
name, value = cookie.split('=', 1)
# 檢查 Cookie 屬性
is_secure = 'Secure' in cookie
is_httponly = 'HttpOnly' in cookie
is_samesite = 'SameSite' in cookie
security_flags = []
if is_secure:
security_flags.append("Secure")
if is_httponly:
security_flags.append("HttpOnly")
if is_samesite:
security_flags.append("SameSite")
flags_str = f" [{', '.join(security_flags)}]" if security_flags else " [無安全屬性]"
ctx.log.info(f" {name}: {value[:20]}...{flags_str}")
def _analyze_request_content(self, request: http.Request) -> None:
"""
分析請求內容
Args:
request: HTTP 請求物件
"""
content_type = request.headers.get('Content-Type', '')
if 'application/json' in content_type:
try:
data = json.loads(request.content)
ctx.log.info("\n[JSON 請求資料]")
ctx.log.info(json.dumps(data, indent=2, ensure_ascii=False))
# 檢查敏感資料
self._detect_sensitive_data(json.dumps(data))
except json.JSONDecodeError:
pass
elif 'application/x-www-form-urlencoded' in content_type:
ctx.log.info("\n[表單資料]")
try:
body = request.content.decode('utf-8')
params = body.split('&')
for param in params:
if '=' in param:
key, value = param.split('=', 1)
ctx.log.info(f" {key}: {value}")
except UnicodeDecodeError:
pass
def _analyze_response_content(self, response: http.Response) -> None:
"""
分析回應內容
Args:
response: HTTP 回應物件
"""
content_type = response.headers.get('Content-Type', '')
if 'application/json' in content_type:
try:
data = json.loads(response.content)
ctx.log.info("\n[JSON 回應資料]")
# 只顯示前幾個欄位以避免輸出過長
if isinstance(data, dict):
preview = {k: v for k, v in list(data.items())[:3]}
ctx.log.info(json.dumps(preview, indent=2, ensure_ascii=False))
if len(data) > 3:
ctx.log.info(f" ... (還有 {len(data) - 3} 個欄位)")
except json.JSONDecodeError:
pass
def _check_security_headers(self, response: http.Response) -> None:
"""
檢查安全相關的 HTTP 標頭
Args:
response: HTTP 回應物件
"""
security_headers = {
'Strict-Transport-Security': 'HSTS',
'Content-Security-Policy': 'CSP',
'X-Frame-Options': 'Clickjacking 防護',
'X-Content-Type-Options': 'MIME 嗅探防護',
'X-XSS-Protection': 'XSS 防護',
'Referrer-Policy': 'Referrer 政策'
}
ctx.log.info("\n[安全標頭檢查]")
for header, description in security_headers.items():
if header in response.headers:
ctx.log.info(f" ✓ {description}: {response.headers[header]}")
else:
ctx.log.info(f" ✗ 缺少 {description}")
def _detect_sensitive_data(self, content: str) -> None:
"""
檢測敏感資料
Args:
content: 要檢測的內容
"""
ctx.log.info("\n[敏感資料檢測]")
found_any = False
for data_type, pattern in self.sensitive_patterns.items():
matches = re.findall(pattern, content)
if matches:
found_any = True
ctx.log.warn(f" ⚠ 偵測到 {data_type}: {len(matches)} 處")
for match in matches[:2]: # 只顯示前兩個
masked = match[:3] + '*' * (len(match) - 6) + match[-3:] if len(match) > 6 else '***'
ctx.log.warn(f" - {masked}")
if not found_any:
ctx.log.info(" ✓ 未偵測到已知敏感資料模式")
# mitmproxy 插件註冊
addons = [
HTTPSTrafficAnalyzer()
]
使用 mitmproxy 進行流量分析時,需要在客戶端安裝 mitmproxy 的 CA 憑證。這個過程模擬了企業環境中部署透明 SSL 代理的場景,管理員需要在所有客戶端設備上安裝企業 CA 憑證。
這種中間人分析技術在安全測試與合規稽核中有其價值,但也帶來了隱私與信任的問題。在台灣的企業環境中,部署 SSL 攔截代理時需要明確告知員工,並確保符合個資法與勞動法規的要求。
總結與安全最佳實務
SSL/TLS 協定為網際網路通訊提供了基礎的安全保障,但正確的實作與配置同樣重要。從協定版本選擇到密碼套件配置,從憑證管理到金鑰保護,每個環節都可能影響整體的安全性。
在台灣的資安環境中,隨著資安法的實施與產業合規要求的提升,SSL/TLS 的正確部署已成為企業的基本責任。定期進行安全掃描、及時更新憑證、禁用過時的協定版本與密碼套件,這些最佳實務應該成為標準作業流程的一部分。
展望未來,後量子密碼學的發展將為 SSL/TLS 帶來新的挑戰與機遇。美國國家標準技術研究院已公布了後量子加密標準,業界正積極研究如何將這些演算法整合到現有的 TLS 框架中。在量子計算威脅成為現實之前,提前規劃與準備將是明智之舉。持續學習與實踐,掌握 SSL/TLS 的最新發展與最佳實務,將有助於建構更安全可靠的網路環境。