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浅谈这次ASP.NET的Padding Oracle Attack相关内容

2010-09-25 02:28 by Jeffrey Zhao, ... 阅读, ... 评论, 收藏, 编辑

上一周爆出了一个关于ASP.NET的安全漏洞,有关这个漏洞的第一篇文章应该是ScottGu的说明,但是其中各方面谈的也是语焉不详。由于这个漏洞关系到“安全”这样敏感的话题,其中又涉及到密码学这样常人看不明白的技术,于是导致了各种猜测和推测,其中甚至与我对ASP.NET的了解所有矛盾,因此我觉得也大都不靠谱。中秋休息在家,我简单地了解了一下与这个漏洞有关的内容,总结出了一些“能够说服自己”的内容,在此记录下来。因此,这篇文章的面向读者是那些和我差不多的同学:对ASP.NET有所了解,但对密码学知之甚少。

什么是Padding和Oracle

要谈这个问题,先要了解什么是Padding Oracle Attack。有些文章把Padding和Oracle,与CSS样式表或是那个收购了Sun的甲骨文公司联系起来,这就驴唇不对马嘴了。

Padding在这里的含义是“填充”,因为对于加密算法来说,它们是基于等长的“数据块”进行操作的(如对于RC2,DES或TripleDES算法来说这个长度是8字节,而对于Rijndael算法来说则是16、24或32字节)。但是,我们的输入数据长度是不规则的,因此必然需要进行“填充”才能形成完整的“块”。“填充”时比较常用的是PKCS #5规则,简单地说,便是根据最后一个数据块所缺少的长度来选择填充的内容。

例如,数据块长度要求是8字节,如果输入的最后一个数据块只有5个字节的数据,那么则在最后补充三个字节的0x3。如果输入的最后一个数据块正好为8字节长,则在最后补充一个完整的长为8字节的数据块,每个字节填0x8。使用这个规则,我们便可以根据填充的内容来得知填充的长度,以便在解密后去除填充的字节。

在解密时,如果算法发现解密后得到的结果,它的填充方式不符合规则,那么表示输入数据有问题,对于解密的类库来说,往往便会抛出一个异常,提示Padding不正确。Oracle在这里便是“提示”的意思,和甲骨文公司没有任何关系。

如何进行Padding Oracle Attack

刚才已经提到,如果输入的密文不合法,类库则会抛出异常,这便是一种提示。攻击者可以不断地提供密文,让解密程序给出提示,不断修正,最终得到的所需要的结果。这里的一个关键在于,攻击者所需要的提示仅仅是“解密成功与否”这样一个二元信息,例如它在一个Web程序中可能只是“200 - OK”及“500 - Internal Server Error”这样的表现形式,而不需要其他任何详细信息。

例如,现代流行的Web框架大都是开源的,因此它的加密方式完全透明(当然这点其实并不是必须的,只是大有帮助而已),对于攻击者来说唯一不知道的便是密钥。于是攻击者便可以根据这个加密方式设计有针对性的密文,最终得到密钥(及IV等信息)。在很多时候,一个网站都会使用同样的密钥和IV,于是只需从一个漏洞,便可以在网站的其他方面进行破坏,或解密信息,或绕开验证。

在具体操作上还可以有许多方式进行辅助,在Juliano Rizzo和Thai Duong的《Practical Padding Oracle Attacks》(及此)论文(下文称PPOA)中便提到了很多方式,例如使用Google搜索异常的关键字(这说明许多站点都把异常信息输出在页面上),检查代码,从外表检查一些BASE64形式的字符串,猜测常见的分割符,如“--”,“|”或是“:”等等。PPOA认为,如今Padding Oracle漏洞与SQL注入,脚本注入等漏洞一样无处不在,论文中还详细讨论了利用这个漏洞来攻击eBay拉丁美洲站点,CAPTCHA等应用,以及在JSF(包括Apache MyFacesSun Mojarra实现),Ruby on Rails等Web框架中的漏洞——奇怪的是其中反而没有提到ASP.NET。

关于Padding Oracle Attack的具体细节,您可以从《Automated Padding Oracle Attacks with PadBuster》及《Padding Oracle Attacks on CBC-mode Encryption with Secret and Random IVs》两篇文章中得到更详细的信息,它们似乎并不像表面那样高深莫测,尤其是前者,有机会我也打算将它翻译一下。

针对ASP.NET的攻击及其危害

那么,这次又是如何对ASP.NET站点进行攻击的呢?方式有不少,例如攻击者可以为一个需要认证的请求发送自定义的cookie值,如果没有通过认证,则会得到一个转向登陆页面的302跳转。一个更为直观和通用的作法来自于PPOA论文的作者所提供的一段视频,其中使用了WebResources.axd?d=xyz进行探测工作。WebResource.axd有一个特点,便是会对错误的密文(即d=xyz中的xyz)产生500错误,而对正确的密文产生404错误,这便形成了足够的提示。

好,那么假设攻击者已经得到了站点的Machine Key,也就是网站所使用的密钥,那么它又能造成什么危害呢?

一些危害是很容易理解的,例如解密(或注入)ViewState,或是如视频里那样设置一个管理员的cookie。在ScottGu等文章中描述这个漏洞的危害时还提到,这个漏洞可以用来下载web.config等私密文件,这又是如何办到的呢?要知道web.config文件的下载是被IIS和ASP.NET所禁止的,它似乎和加密解密或是Machine Key无关。不过您是否意识到,在ASP.NET 3.5 SP1以后,我们可以利用ScriptManager来打包输出本地的脚本文件?例如:

<asp:ScriptManager ID="sm" runat="server">
    <CompositeScript>
        <Scripts>
            <asp:ScriptReference Path="~/scripts/core.js" />
            <asp:ScriptReference Path="~/scripts/lib.js" />
        </Scripts>
    </CompositeScript>
</asp:ScriptManager>

这段内容会在页面上放置一段ScriptResource.axd的引用,它的Query String便包含了需要输出的文件路径,它是与ScriptManager等组件完全独立的。那么,如果攻击者告诉它输出“~/web.config”的时候……

有趣的是,PPOA论文作者同时还在今年两月和六月分别提供了攻击CAPTCHA攻击Apache MyFaces的视频,同时也提供了一个针对JSF的自动攻击工具,不过它们并没有形成微软对ASP.NET的漏洞那样强烈反应。

防止攻击

目前ScottGu给出了多个workaround,归根结底便是消除“Oracle”,也就是提示信息。例如他强调要为404和500错误提供完全相同的反馈——不止是输出的错误页面,也包括所有的头信息(如Server Time等自然除外),这种做法会让攻击者无法得到提示信息,自然也就无法解密了。此外,ScottGu的一些代码同时让错误页面Sleep一小段时间,这也是种常用的混淆手段,让攻击者无法从响应时间长短上来了解这个请求“性质”如何。

从上面的分析中我们可以知道,这种统一错误信息的作法似乎是针对WebResource.axd和ScriptResource.axd的。由于我们知道了攻击的手段,便也可以采取其他作法。例如对于不需要这两个Handler的站点,就把它们从ASP.NET或IIS里直接摘除吧。还有,如果在日志中发现太多CryptographicException异常,便要关注站点是否遭受的攻击。

但是,Padding Oracle Attack的危害之处在于它所需要的信息实在太少,攻击者只需分辨两种状态便可以进行攻击,即便WebResource.axd的攻击被您防止了,那么之前提到的用户认证所带来的302跳转又如何?对于我们独立编写的应用程序来说,要绕开这个问题可以使用各种技巧。但对于微软来说可能就不容易了,因为ASP.NET作为一个框架,它提供的是一种统一的,普适的机制,这也是为什么这个漏洞会影响几乎所有微软ASP.NET产品的缘故。

此外还有一些做法也是可取的。例如:

  • 避免在ViewState和Cookie中存放敏感数据。
  • 不要过度依赖Machine Key。
  • 在认证cookie里保存的不只是用户名,而是外界无法得知的ID,或是同时保存checksum等额外的验证信息。
  • 为ScriptResource.axd写一个Wrapper,只让它输出扩展名为js的内容。

这些做法的目的是:即使攻击者得到了Machine Key,也无法对站点造成破坏。

总结

安全性漏洞总是不令人愉快的,但是在遇到这种状况的同时,我们也要努力得知问题的真实情况。在如今信息爆炸的时代,产生和获取一条没有多大价值甚至是错误的信息,可谓是非常容易的。排除干扰寻求真相,即便只是种态度和意愿,也是一名技术人员的基本素质。因此在这个问题上,我最反感的便是“微软的产品就是不安全”,“反正我不会被攻击”这样的态度。

原文地址:《浅谈这次ASP.NET的Padding Oracle Attack相关内容

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