通过抓包分析gPRC协议

Posted 2023-03-02 lucasma.eth

通过抓包分析gPRC协议

前言

gRPC 是一个高性能、开源和通用的 RPC 框架，面向移动和 HTTP/2 设计。目前提供 C、Java 和 Go 语言版本，分别是：grpc, grpc-java, grpc-go. 其中 C 版本支持 C, C++, Node.js, Python, Ruby, Objective-C, php 和 C# 支持。

gRPC 基于 HTTP/2 标准设计，带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等特。这些特性使得其在移动设备上表现更好，更省电和节省空间占用。

正文

gRPC底层使用protobuf作为传输协议，wireshark支持对protobuf的解析，不过我们要提前做一些配置。

路径那里选择一个路径，可以把所有的proto文件都放在这里，wireshark可以自动扫描。

另外还有一点，我用来演示的demo，是gRPC的官方示例helloworld程序，其中server使用的端口是50051，为了避免数据太多，可以把端口过滤也加下。

设置好我们就可以开始抓包了，分别启动helloword的server和client，代码的地址是：

https://github.com/grpc/grpc-go/tree/master/examples

我们看下抓到的包

50051是服务端代码指定的接口，63281客户端随机生成的端口。我们可以看到一次gRPC调用会有多次TCP的通讯，不过这个TCP级别的包没那么容易看懂，前面介绍过gRPC是通过HTTP/2 协议通讯的，我们可以把这个抓的包转为HTTP/2再分析。如下图所示。

现在可以看到HTTP2和GRPC了，我们直接用http2关键字再过滤下，这样可以直接看http2相关的协议。

从上面这个图，我们基本上对一次gRPC通讯有个大概的轮廓了:

Magic->Settings（四个）->Headers->Data->Window-update,Ping->Ping->Headers,Data->Window_update,ping->Ping

上面这些东东，在http2里是不同的帧，比如magic帧，settings帧等。

先来看看magic帧，

magic帧的内容是固定的，如下：

HTTP/2.0\\r\\n\\r\\nSM\\r\\n\\r\\n

Magic 帧是http2用来建立连接的，之后紧跟着 SETTINGS 帧。settings帧如下：

settings帧也算是http2连接的一部分，四次交互，用来传递通讯参数。第一次settings是客户端发给服务端的，服务端回一个settings，带上参数mmax frame size：16384，这是告诉客户端，服务端愿意接受的包体大小为 16364 个字节。然后客户端和服务端各回一个settings进行确认。

接下来是headers帧，如下图：

可以看到，headers帧里面包含的数据很多，包括

• method(POST)
• scheme(http)
• path(/helloword.Greeter/SayHello)
• content-type(application/grpc)

等。

这个帧是客户端请求的请求头部分。

然后是data帧，如下图：

data帧是客户端向服务端发送请求携带的数据，我们可以看到它具体发送的数据是world这个字符串。另外可以看到gRPC 数据由 gRPC 包头(5 字节)+gRPC 包体(7 字节)组成，gRPC 包头的压缩标志为 Not Compressed(未压缩)。

然后是一个window_update帧和ping帧，

window_update 帧主要用于流量控制，你看上图有个字段叫Window Size Increment，表示流量窗口增量，这个是跟客户端约定的发送窗口大小。

ping帧，客户端向服务端发送ping帧，服务端回复pong，目的是探活。

接下来是服务端回复 HEADERS 帧+DATA 帧(gRPC)+HEADERS 帧(终止流)

headers帧里包含http响应码（200），data包含发送的数据信息，最后的headers是终止通讯的。

最后还有一个window_update帧和两个ping帧，前面已经讲过了。

最后用一个流图来总结下gRPC中http2的通讯流程。

总结

本文通过抓包分析了gRPC通讯的过程，gRPC是基于HTTP2进行网络传输的，所以主要是基于http2的帧进行分析的。希望对你有所帮助。