【HTTPS】攻擊

2021-02-25 計算機與網絡安全

針對於HTTPS的攻擊，多存在於中間人攻擊的環境中，主要是針對於HTTPS所使用的壓縮算法和CBC加密模式，進行side-channel-attack。這幾類攻擊的前置條件都比較苛刻，且都需要受害主機提交很多次請求來收集破譯關鍵數據的足夠信息。

常見的攻擊方法，主要有，BEAST Lucky-13 RC4 Biases CRIME TIME BREACH等。主要對其中三中進行介紹。

一、CRIME

Compression Ratio Info-leak Made Easy

攻擊原理

攻擊者控制受害者發送大量請求，利用壓縮算法的機制猜測請求中的關鍵信息，根據response長度判斷請求是否成功。

如下面的https頭，攻擊這可以控制的部分為get請求地址，想要猜測的部分為Cookie。那麼攻擊者只需要在GET地址處，不斷變換猜測字符串，進行猜測。

GET /sessionid=a HTTP/1.1Host: bank.comUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:16.0) Gecko/20100101 Firefox/16.0Cookie: sessionid=d3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb924GET /sessionid=a HTTP/1.1Host: bank.comUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:16.0)Gecko/20100101 Firefox/16.0Cookie: sessionid=d3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb924

比如上面的情況Response長度為 1000byte。

GET /sessionid=d HTTP/1.1Host: bank.comUser-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:16.0)Gecko/20100101 Firefox/16.0Cookie: sessionid=d3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb924

當攻擊者猜對了cookie的第一個字母，Response的長度會縮小到9999byte。

當Response被SSL加密之後，如果使用RC4加密模式，長度並不會發生隨機改變。使用BCB加密模式時，因為padding的原因，長度會有略微的改變。

受影響的加密算法

Deflate = LZ77 + HuffManGZip = Headers + Data Compressed using Deflate

攻擊前提

攻擊者可以獲取受害者的網絡通信包。(中間人攻擊，ISP供應商)

瀏覽器和伺服器支持均支持並使用壓縮算法。

攻擊這可以控制受害者發送大量請求並可以控制請求內容。

防禦方法

客戶端可以升級瀏覽器來避免這種攻擊。

• Chrome: 21.0.1180.89 and above• Firefox: 15.0.1 and above• Opera: 12.01 and above• Safari: 5.1.7 and above

伺服器端可以通過禁用一些加密算法來防止此類攻擊。

Apache

• SSLCompression flag = 「SSLCompression off」

• GnuTLSPriorities flag = 「!COMP-DEFLATE"

禁止過於頻繁的請求。

修改壓縮算法流程，用戶輸入的數據不進行壓縮。

隨機添加長度不定的垃圾數據。

影響範圍

TLS 1.0.SPDY protocol (Google).Applications that uses TLS compression.Mozilla Firefox (older versions) that support SPDY.Google Chrome (older versions) that supported both TLS and SPDY.

POC

這個poc並不是模擬真實環境下的中間人攻擊，只是在python中利用CRIME的思想驗證了攻擊的可行性。

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import string

import zlib

import sys

import random

charset = string.letters + string.digits

COOKIE = ''.join(random.choice(charset) for x in range(30))

HEADERS = ("POST / HTTP/1.1\r\n"

"Host: thebankserver.com\r\n"

"Connection: keep-alive\r\n"

"User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.1 (KHTML, like Gecko) Chrome/22.0.1207.1 Safari/537.1\r\n"

"Accept: */*\r\n"

"Referer: https://thebankserver.com/\r\n"

"Cookie: secret="+COOKIE+"\r\n"

"Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch\r\n"

"Accept-Language: en-US,en;q=0.8\r\n"

"Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.3\r\n"

"\r\n")

BODY = ("POST / HTTP/1.1\r\n"

"Host: thebankserver.com\r\n"

"Connection: keep-alive\r\n"

"User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.1 (KHTML, like Gecko) Chrome/22.0.1207.1 Safari/537.1\r\n"

"Accept: */*\r\n"

"Referer: https://thebankserver.com/\r\n"

"Cookie: secret=")

cookie = ""

def compress(data):

c = zlib.compressobj()

return c.compress(data) + c.flush(zlib.Z_SYNC_FLUSH)

def getposset(perchar,chars):

posset = []

baselen = len(compress(HEADERS+perchar))

for i in chars:

t = len(compress(HEADERS+ perchar+i))

if (t<=baselen):

posset += i

return posset

def doguess():

global cookie

while len(cookie)<30:

posset = getposset(BODY+cookie,charset)

trun = 1

tem_posset = posset

while 1<len(posset):

tem_body = BODY[trun:]

posset = getposset(tem_body+cookie,tem_posset)

trun = trun +1

if len(posset)==0:

return False

cookie += posset[0]

print posset[0]

return True

while BODY.find("\r\n")>=0:

if not doguess():

print "(-)Changebody"

BODY = BODY[BODY.find("\r\n") + 2:]

print "(+)orign cookie"+COOKIE

print "(+)Gotten cookie"+cookie

二、TIME

Timing Info-leak Made Easy

攻擊原理

攻擊者控制受害者發送大量請求，利用壓縮算法的機制猜測請求中的關鍵信息，根據response響應時間判斷請求是否成功。其實TIME和CRIME一樣都利用了壓縮算法，只不過CRIME是通過長度信息作為輔助，而TIME是通過時間信息作為輔助。

Unable to render embedded object: File (1.jpg) not found.

如上圖當數據長度，大於MTU時會截斷為兩個包發送，這樣就會產生較大的相應時間差異。攻擊者吧包長控制在MTU左右，不斷嘗試猜測COOKIE。 Unable to render embedded object: File (QQ圖片20140724174303.jpg) not found.

如上圖所示，我們通過添加Padding來吧數據包大小增加到和MTU相等，Case 1中我們添加的extraByte和需要猜測的數據重合，因為壓縮算法的原因，並不會增加包的長度，而Case 2中extraByte和需要猜測的數據並不一致，導致了分包。攻擊這可以通過響應時間的不同來區分Case1 Case2兩種情況。

攻擊前提

攻擊這可以控制受害者發送大量請求並可以控制請求內容。

穩定的網絡環境。

防禦方法

在解密Response過程中加入隨機的短時間延遲。

阻止短時間內的頻繁請求。

三、BEAST

Browser Exploit Against SSL/TLS

攻擊原理

攻擊者控制受害者發送大量請求，利用CBC加密模式猜測關鍵信息。

CBC模式工作的方法是當加密第i塊的時候，和第i-1塊的密文異或。更正式地表達如下：

Ci= E(Key, Ci-1 ⊕ Mi)

很顯然，當你加密第一塊的時候，沒有前一塊的密文和它異或，因此，標準的做法是產生一個隨機的初始化向量（IV），並且用它和第一塊明文異或。第一塊M0的加密如下:

C0= E(Key, IV ⊕ M0).

然後，接著第一塊M1加密如下：

C1= E(Key, C0 ⊕ M1).

現在，除非C0 碰巧和IV一樣（這是非常不可能的），那麼，即使M0 = M1，對於加密函數來說，兩個輸入是不同的，因此，C0≠ C1。 CBC有兩種的基本的使用方法：

1. 對於每條記錄都認為是獨立的；為每一個記錄產生一個IV

2. 把所有的記錄當作一個連結在一起的大對象，並且在記錄之間繼續使用CBC的狀態。這意味著最後一條記錄n的IV是n-1條記錄的密文。

SSLV3和TLS1.0選擇的是第二個用法。這好像本來就是個錯誤

CBC有兩種的基本的使用方法：

1. 對於每條記錄都認為是獨立的；為每一個記錄產生一個IV

2. 把所有的記錄當作一個連結在一起的大對象，並且在記錄之間繼續使用CBC的狀態。這意味著最後一條記錄n的IV是n-1條記錄的密文。

SSL 3.0和TLS1.0選擇的是第二個用法。因此產生了加密算法的安全問題。

攻擊者可以把想要猜測的數據段替換掉成：

X ⊕ Ci-1 ⊕ P

當這個注入的內容被加密，X會被異或，結果傳給加密算法的明文塊如下：

Ci-1 ⊕ P

如果P==Mi ， 新的密文塊將和Ci一樣，這意味著，你的猜測是正確的。

攻擊前提

攻擊者可以獲取受害者的網絡通信包。(中間人攻擊，ISP供應商)

攻擊者需要能得到發送敏感數據端的一部分權限。以便將自己的信息插入SSL/TLS會話中。

攻擊者需要準確的找出敏感數據的密文段。

攻擊這可以控制受害者發送大量請求並可以控制請求內容。

防禦方法

使用RC4加密模式代替BCB加密模式。

部署TLS 1.1或者更高級的版本，來避免SSL 3.0/TLS 1.0帶來的安全問題。

在服務端設置每傳輸固定字節，就改變一次加密秘鑰。

影響範圍

TLS 1.0.SPDY protocol (Google).Applications that uses TLS compression.Mozilla Firefox (older versions) that support SPDY.Google Chrome (older versions) that supported both TLS and SPDY.

POC

僅在python上模擬了攻擊思想的實現，編碼中只實現了第一個字母的猜測。

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import sys

import string

import random

from Crypto.Cipher import AES

key = 'lyp62/22Sh2RlXJF'

mode = AES.MODE_CBC

vi = '1234567812345678'

charset = string.letters + string.digits

cookie = ''.join(random.choice(charset) for x in range(30))

HEADERS = ("POST / HTTP/1.1\r\n"

"Host: thebankserver.com\r\n"

"Connection: keep-alive\r\n"

"User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.1 (KHTML, like Gecko) Chrome/22.0.1207.1 Safari/537.1\r\n"

"Accept: */*\r\n"

"Referer: https://thebankserver.com/\r\n"

"Cookie: secret="+cookie+"\r\n"

"Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch\r\n"

"Accept-Language: en-US,en;q=0.8\r\n"

"Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.3\r\n"

"\r\n")

global pad_num

def add_padding(plaintext):

global pad_num

pad_num = 16 - len(plaintext) % 16

for i in range(0,pad_num):

plaintext += chr(pad_num)

return plaintext

def check_padding(plaintext):

global pad_num

for i in range(1,pad_num+1):

if (plaintext[-i]!=chr(pad_num)):

return False

return True

def encrypto(plaintext):

global pad_num

obj = AES.new(key,mode,vi)

if (len(plaintext) % 16):

plaintext = add_padding(plaintext)

else:

pad_num=0

ciphertext = obj.encrypt(plaintext)

if (check_padding(ciphertext)):

return ciphertext

else:

return 0

def decrypto(ciphertext):

obj = AES.new(key,mode,vi)

plaintext = obj.decrypt(ciphertext)

return plaintext

def findcookie():

global HEADERS

return HEADERS.find('secret=')+7

guess_cookie=''

pos_cookie=findcookie()

pos_block_s = pos_cookie + 16 - pos_cookie%16

HEADERS = HEADERS[:pos_cookie] + (16 - pos_cookie % 16 + 15)*'a' +HEADERS[pos_cookie:]

encry_head = encrypto(add_padding(HEADERS))

per_per_block = encry_head[pos_block_s - 16:pos_block_s]

per_block = encry_head[pos_block_s:pos_block_s+16]

aft_block = encry_head[pos_block_s+16:pos_block_s+32]

for i in charset:

guess_block = 'a' * 15 + i

insert_block = ''.join(chr(ord(a) ^ ord(b) ^ ord(c)) for a,b,c in zip(per_block,per_per_block,guess_block))

temp_header = HEADERS[:pos_block_s+16] + insert_block + HEADERS[pos_block_s+16:]

encry_temp_header = encrypto(add_padding(temp_header))

if (aft_block == encry_temp_header[pos_block_s+32:pos_block_s+48]):

print "(+)first byte is:"+i

print "(+)orign cookie:"+cookie

攻擊者首先使用降級攻擊，來讓瀏覽器使用ssl v3.0，再通過ssl v3.0 CBC-mode 存在的缺陷，竊取到用戶傳輸的明文。

四、POODLE

降級攻擊

ssl v3.0是一個存在了很久的協議了，現在大多數瀏覽器為了兼容性都會支持這個協議，但是並不會首先使用這個協議，中間人攻擊者可以駁回瀏覽器協商高版本協議的請求，只放行ssl v3.0協議。

Padding Oracle攻擊

針對於CBC的攻擊之前已經有一些了，比如，Beast，Lucky17之類的，詳細可以看這裡

首先來看CBC-mod的加解密流程。

解密流程

加密流程

校驗流程

MAC1 = hash(明文)

密文 = Encode(明文+MAC1+Padding,K) 明文 = Decode(密文，k) - MAC1-Padding(padding的長度由最後一個字節標識)

MAC2 = hash(明文) 如果 MAC1 == MAC2 則校驗成功 否則失敗

知二求三

Padding Oracle 攻擊一般都會滿足一個知二求三的規律，如下圖

(1) VI

(2) 解密後的數據，叫它 midText把

(3) Plaintext

這三個值我們得到其中兩個就可以推出另外一個，因為他們在一起Xor了嘛。

http://drops.wooyun.org/wp-content/uploads/2014/12/file0004.jpg

在Poodle攻擊中，我們會把最後一個數據塊替換成我們想要猜測的數據塊。如下圖所示。


這樣導致的直接後果就是，CBC完整性驗證失敗，數據包被駁回。我們假設最後一個數據塊均為padding組成(其實我們可以通過控制包的長度來達到這一目的，比如增加path的長度)

那麼若且唯若Plaintext[7] == 7(block為16為時為15) 的時候CBC完整性校驗才會通過。如果不為7，多刪或者少刪的padding，都會影響到MAC的正確取值，從而導致校驗失敗。

那麼，我們只需要不斷地更改(1) IV 最後一位的值 ，直到(3) Plaintext最後一位為 7 (CBC驗證通過)的時候，我們就可以推出 (2) mid text 的最後一位。

POODLEBEASTLucky-13RC4 BiasesPadding Oracle On Downgraded Legacy Encryptiontext-base-side-channel-attacktime-base-side-channel-attacktime-base-side-channel-attack低版本SSL，中間人，大量數據包,BCB模式低版本SSL，中間人，大量數據包，發送內容可控，BCB模式響應時間，大量數據報，發送內容可控響應時間，大量數據報，發送內容可控，RC4模式五、安全配置建議

此處的安全配置以nginx為例，主要在Nginx.conf中配置。

使用較為安全的SSL加密協議。

ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;

使用嚴格的加密方法設置。

ssl_ciphers 'ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:DHE-RSA-AES256-GCM-SHA384:DHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:ECDHE-RSA-AES256-SHA384:ECDHE-RSA-AES128-SHA256:ECDHE-RSA-AES256-SHA:ECDHE-RSA-AES128-SHA:DHE-RSA-AES256-SHA256:DHE-RSA-AES128-SHA256:DHE-RSA-AES256-SHA:DHE-RSA-AES128-SHA:ECDHE-RSA-DES-CBC3-SHA:EDH-RSA-DES-CBC3-SHA:AES256-GCM-SHA384:AES128-GCM-SHA256:AES256-SHA256:AES128-SHA256:AES256-SHA:AES128-SHA:DES-CBC3-SHA:HIGH:!aNULL:!eNULL:!EXPORT:!CAMELLIA:!DES:!MD5:!PSK:!RC4';

優先依賴伺服器密碼。

ssl_prefer_server_ciphers on;

啟用HSTS協議。

add_header Strict-Transport-Security max-age=15768000;

重定向的配置

server { listen 80; add_header Strict-Transport-Security max-age=15768000; return 301 https://www.yourwebsite.com$request_uri;}

使用2048位的數字證書

openssl dhparam -out dhparam.pem 2048ssl_dhparam /path/to/dhparam.pem;

回覆：QQ群，微信群，可加群交流。

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    ，該攻擊活動一直持續到現在。「黑格莎（Higaisa）」組織攻擊活動的完整技術報告，請從這裡下載：https://dlied6.qq.com/invc/qqpcmgr/skin/1572851347.pdf二、攻擊過程最初始的攻擊，從郵件釣魚開始，郵件內容如下：
  • 隔離網絡高級威脅攻擊預警分析報告
    ，用正常的系統特性隱藏快捷方式文件的漏洞攻擊，四個部分結合起來就成為了更難以被發現的高級威脅攻擊，可以在被攻擊系統中長期潛伏。第七章 參考https://wikileaks.org/vault7/document/Emotional_Simian-v2_3-User_Guide/Emotional_Simian-v2_3-User_Guide.pdfhttps://wikileaks.org/vault7/document/Brutal_Kangaroo-DriftingDeadline-V1