细说 Charles 配置 HTTPS 代理的乱码问题
最近因工作需要，要用 Charles 来监听 HTTPS 的请求，然而好不容易按照网上的文章配置完成之后，却发现监听的内容居然是一坨乱码。随后进行了一个 SSL 代理配置，和手机证书的安装，才终于获取到了明文。虽然之前有了解 HTTPS 是使用大素数收到进行加密，也知道有一次非对称加密和对称加密，但是经过这次的配置发现对它的根本原理还不是很了解，于是专门研究了一下，才搞明白它的原委。
Charles HTTPS 代理配置
我们先开宗明义，把问题解决一下：要进行 HTTPS 代理配置，其实只需要两个步骤：
- 在代理端进行 SSL 代理设置；
- 在客户端进行证书安装。
SSL 代理设置
在 Charles 设置 SSL 代理，步骤为：
Proxy –> SSL Proxying Setting –> Enable SSL Proxying
之后便会看到下面的选框：
点击 Add，编辑 Loction，按照如下填写：
一路点 OK，这第一步就这样成了。
客户端证书安装
PC 端证书安装
假如代理的是 PC 端的 HTTPS 请求，需要在 PC 上信任 Charles 的证书，步骤为：
Help –> SSL Proxying –> Install Charles Root Certificate
选择 Charles 的证书，并信任此证书：
手机端证书安装
在移动端安装证书，步骤为：
Help –> SSL Proxying –>Install Charles Root Certificate on a Mobile Device
之后会弹出这样一个对话框：
按照上面的要求，在手机上配置好端口为 8888 的代理之后，访问 https://chls.pro/ssl 就可以下载证书并安装了。
实际上做完这两部，就可以在你的 PC 和移动设备上愉快的进行 HTTPS 的代理，并获取明文内容了（具体如何解决问题，也可以参考这篇文章）；尽管到这一步就已经达到了实际使用的效果，但我还是产生了这样的疑问：为何进行 HTTPS 代理的配置需要配置 SSL，以及在客户端安装证书呢？之前截获的内容又为什么是乱码呢？
乱码的缘由 —— SSL 加密
其实稍微对 HTTPS 有点认知的童鞋，一开始就不应该对 HTTPS 截取的内容是乱码而感动吃惊：喵的这可是 HTTPS 啊，一个代理就能窃听到获明文内容，那也毫无安全性可言了吧。
那 HTTPS 到底是利用什么原理进行加密的呢？我们可以看到，上面的步骤中，配置 Charles 的第一步就是先配置一个 SSL 代理，实际上 HTTPS 的那个 S 也可以翻译为 HTTP over SSL/TLS，这个 SSL 正是 HTTP 加密依赖的基础协议。
SSL/TLS 是传输层安全协议，与其他应用层协议（如 HTTP/FTP 等）独立无关，也就是说，在应用层协议开始通信之前，SSL/TLS 协议就已经完成了相关的加密工作，后续协议传输的内容已经是加密数据了。所以其实 HTTP 还是那个 HTTP，但传输的内容早已变成天书，这也就是我们在用 Charles 进行代理的时候，看到一堆乱码的原因。
不过快播的审判员说的好：『文件加密了，你为什么不解密呢？』是啊，为什么经过 SSL/TLS 协议处理过的内容，不能够被解密呢？这里就涉及到 SSL 协议的基本原理，我们用写信，来模拟一下这个加密的过程：
- 小明和小王是一对好基友，但是远隔万水千山，只能通过写信来传递消息。俩人每天的信件都是通过邮递员小红来传递的，这俩人每天纸条上明文写着信息，小红也天天看的不亦乐乎，这就是 HTTP。
- 时间久了，两人发现不行，比如有时候会传递一些不和谐的内容，不希望小红这样的腐女看到；于是小明灵机一动，换成葬爱家族的杀马特火星文来进行通信；小王看后，心领神会。由于转换方式两人都知道，这就是对称加密技术。
- 然而好景不长，小红勤学苦练，终于练成了火星文十级，又能看懂俩人加密的内容了。俩人必须要更换加密方式，但是更换的加密方式也只能通过小红来传递，所以这个加密的手段很难瞒住小红，这就是 HTTP 的不安全性。
- 正好小明是一位博学的哲♂学家，他立刻写了封信给小王：把你家储物间箱子的上那把挂锁寄过来！小王看后立刻拿出了那把 82 年的挂锁，把它打开并寄给了小明。这个锁大家都能看到，但只有小王有钥匙，这就是传说中的非对称加密，锁就是公钥，小王的钥匙就是私钥。
- 小明收到后，仔细研究了那把锁，上面烫着『隔壁老王』四个鎏金大字，正是王家祖传的锁，这就是验证服务端的数字证书。
- 于是小明放心的把新的加密方式写在信中，放到盒子里，然后用锁锁上。由于小红没有钥匙，没法查看盒子里到底写了啥，只能原样送过去。小王收到后，用自己的钥匙打开了锁，获得了新的加密方式。这就完成了 SSL 协议的握手。
当然，上面的过程描述的非常粗糙，小明和小王在互相寄锁的时候，还需传递随机数来辅助生产最终的加密方式（也是一个随机数，称之为 Premaster secret）；有兴趣的兄贵们可以看看文末的参考文章。
Charles 的破解之道
那么问题就来了：Charles 作为一只小红，是怎么破解上述加密通信的呢？莫非她大力出奇迹，直接砸了锁？我们知道，要砸锁是不太现实的，这等于要对大素数的乘积进行因式分解，现阶段下还做不到；因此 Charles 就做了一件最简单的事情：伪装成小明（也就是中间人攻击）。
Charles 的官网上是这么说的：
Charles 作为一个中间人来进行 HTTPS 的代理，让我们检测到浏览器和 SSL web 服务端之间的明文通信。
Charles 把自己变成一个中间人来达到这一目的。你的浏览器是收不到服务端证书的，Charles 会用自己的根证书动态签发一张证书，然后 Charles 来接受服务端的证书，你的浏览器接受 Charles 的证书。
…
Charles 仍然通过 SSL 与服务端进行通信，但通信是通过浏览器到 Charles，然后在从 Charles 到服务器。
那么上文所说的根证书与动态签发证书，指的是什么意思呢？这里就说到了证书的信任链体系，这是一个树状的结构，全球有为数不多的根证书颁发机构，授权二级证书颁发机构进行证书颁发；而只要用户信任了根证书，就会对其下属二级机构颁发的所有证书都予以信任。
上图可以看到 VeriSign 就是根证书颁发机构，而知乎的证书是由其二级证书颁发机构颁发的。由于操作系统里内置了对 VeriSign 的授信，因此知乎的地址栏才能有一把绿色的小锁。
因此 Charles 如果想对所有的域名颁发证书，必须要有一个根证书；用户信任了这个根证书，所有走 Charles 代理的 HTTPS 就都能被窃听了。
我们在用小红为例，复现一下这个场景：
- 小红拿到锁以后，先扣着不发，然后掏出了自己的锁寄给小明，这就是 Charles 签发了自己根证书；
- 小明一看这把锁不是正宗王家的，但是小红家的锁，似乎也可以相信，这就是信任了 Charles 的根证书；
- 小明把加密方式写进去，然后用小红的锁锁起来了，小红打开之后研究了加密方式，发现两人是在用水星文进行交流，瞬间水星文也达到了十级，然后在换上小王的锁锁上了盒子，还给了小王；
- 小王毫不知情，之后俩人用水星文进行交流，但内容已经全被小红捕获到了。
搞明白这些之后，我们再来看一下，为什么要进行 Charles 的那两个配置呢？
- 设置 SSL 代理：因为默认 HTTP 请求走的是 80 端口，HTTPS 请求走的是 443 端口，不设置的话 Charles 仅会默认更改系统的 HTTP 代理，只有 HTTP 流量会走 Charles，而设置这个 HTTPS 的流量才会从这儿走；
- 安装 Charles 的根证书：根据信任链，只要安装一下 Charles 的根证书，之后 Charles 颁发的所有域名的证书都能被自动信任，因此 HTTPS 就都能被窃听了。
把证书的信任链翻译到锁上，等于小明会预先信任几个大厂生产的锁，比如只要是老王牌的锁，那我都相信，其他人也可以用这类锁来跟我要加密方式；Charles 等于创造了一个小红五金厂，把所有代理的请求都挂上了小红锁。那么 12306 其实跟小红一样，由于某些原因没有大厂申请一个锁，而是自己开了一个老铁五金厂，然后跟用户说：『相信我铁道部的老铁五金厂的锁吧，不然你就憋想回家！』
用户还能怎么办？只能含着泪点确认：『老铁，没毛病！』
参考文献