淺談ASP.NET的Padding Oracle攻擊
網(wǎng)絡(luò)犯罪和黑客攻擊已經(jīng)越來越受到人們的重視。之前，我們在《2010年揚(yáng)名的十大WEB黑客技術(shù)》一文中了解到：2010年，排名第一的是在線網(wǎng)上銀行交易威脅，而其中黑客所鐘愛的攻擊技術(shù)便是Padding Oracle，這也是在過去一年中最為流行的黑客攻擊技術(shù)。那么下面，我們就引用一位網(wǎng)友的博客內(nèi)容，了解一下ASP.NET和Padding Oracle Attack相關(guān)內(nèi)容。
什么是Padding和Oracle
要談這個(gè)問題，先要了解什么是Padding Oracle Attack。有些文章把Padding和Oracle，與CSS樣式表或是那個(gè)收購了Sun的甲骨文公司聯(lián)系起來，這就驢唇不對(duì)馬嘴了。
Padding在這里的含義是“填充”，因?yàn)閷?duì)于加密算法來說，它們是基于等長的“數(shù)據(jù)塊”進(jìn)行操作的（如對(duì)于RC2，DES或TripleDES算法來說這個(gè)長度是8字節(jié)，而對(duì)于Rijndael算法來說則是16、24或32字節(jié)）。但是，我們的輸入數(shù)據(jù)長度是不規(guī)則的，因此必然需要進(jìn)行“填充”才能形成完整的“塊”。“填充”時(shí)比較常用的是PKCS #5規(guī)則，簡單地說，便是根據(jù)最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊所缺少的長度來選擇填充的內(nèi)容。
例如，數(shù)據(jù)塊長度要求是8字節(jié)，如果輸入的最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊只有5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，那么則在最后補(bǔ)充三個(gè)字節(jié)的0x3。如果輸入的最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊正好為8字節(jié)長，則在最后補(bǔ)充一個(gè)完整的長為8字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，每個(gè)字節(jié)填0x8。使用這個(gè)規(guī)則，我們便可以根據(jù)填充的內(nèi)容來得知填充的長度，以便在解密后去除填充的字節(jié)。
在解密時(shí)，如果算法發(fā)現(xiàn)解密后得到的結(jié)果，它的填充方式不符合規(guī)則，那么表示輸入數(shù)據(jù)有問題，對(duì)于解密的類庫來說，往往便會(huì)拋出一個(gè)異常，提示Padding不正確。Oracle在這里便是“提示”的意思，和甲骨文公司沒有任何關(guān)系。
如何進(jìn)行Padding Oracle Attack
剛才已經(jīng)提到，如果輸入的密文不合法，類庫則會(huì)拋出異常，這便是一種提示。攻擊者可以不斷地提供密文，讓解密程序給出提示，不斷修正，最終得到的所需要的結(jié)果。這里的一個(gè)關(guān)鍵在于，攻擊者所需要的提示僅僅是“解密成功與否”這樣一個(gè)二元信息，例如它在一個(gè)Web程序中可能只是“200 - OK”及“500 - Internal Server Error”這樣的表現(xiàn)形式，而不需要其他任何詳細(xì)信息。
例如，現(xiàn)代流行的Web框架大都是開源的，因此它的加密方式完全透明（當(dāng)然這點(diǎn)其實(shí)并不是必須的，只是大有幫助而已），對(duì)于攻擊者來說唯一不知道的便是密鑰。于是攻擊者便可以根據(jù)這個(gè)加密方式設(shè)計(jì)有針對(duì)性的密文，最終得到密鑰（及IV等信息）。在很多時(shí)候，一個(gè)網(wǎng)站都會(huì)使用同樣的密鑰和IV，于是只需從一個(gè)漏洞，便可以在網(wǎng)站的其他方面進(jìn)行破壞，或解密信息，或繞開驗(yàn)證。
在具體操作上還可以有許多方式進(jìn)行輔助，在Juliano Rizzo和Thai Duong的《Practical Padding Oracle Attacks》（及此）論文（下文稱PPOA）中便提到了很多方式，例如使用Google搜索異常的關(guān)鍵字（這說明許多站點(diǎn)都把異常信息輸出在頁面上），檢查代碼，從外表檢查一些BASE64形式的字符串，猜測常見的分割符，如“--”，“|”或是“:”等等。PPOA認(rèn)為，如今Padding Oracle漏洞與SQL注入，腳本注入等漏洞一樣無處不在，論文中還詳細(xì)討論了利用這個(gè)漏洞來攻擊eBay拉丁美洲站點(diǎn)，CAPTCHA等應(yīng)用，以及在JSF（包括Apache MyFaces和Sun Mojarra實(shí)現(xiàn)），Ruby on Rails等Web框架中的漏洞——奇怪的是其中反而沒有提到ASP.NET。
關(guān)于Padding Oracle Attack的具體細(xì)節(jié)，您可以從《Automated Padding Oracle Attacks with PadBuster》及《Padding Oracle Attacks on CBC-mode Encryption with Secret and Random IVs》兩篇文章中得到更詳細(xì)的信息，它們似乎并不像表面那樣高深莫測，尤其是前者，有機(jī)會(huì)我也打算將它翻譯一下。
針對(duì)ASP.NET的攻擊及其危害
那么，這次又是如何對(duì)ASP.NET站點(diǎn)進(jìn)行攻擊的呢？方式有不少，例如攻擊者可以為一個(gè)需要認(rèn)證的請(qǐng)求發(fā)送自定義的cookie值，如果沒有通過認(rèn)證，則會(huì)得到一個(gè)轉(zhuǎn)向登陸頁面的302跳轉(zhuǎn)。一個(gè)更為直觀和通用的作法來自于PPOA論文的作者所提供的一段視頻，其中使用了WebResources.axd?d=xyz進(jìn)行探測工作。WebResource.axd有一個(gè)特點(diǎn)，便是會(huì)對(duì)錯(cuò)誤的密文（即d=xyz中的xyz）產(chǎn)生500錯(cuò)誤，而對(duì)正確的密文產(chǎn)生404錯(cuò)誤，這便形成了足夠的提示。
好，那么假設(shè)攻擊者已經(jīng)得到了站點(diǎn)的Machine Key，也就是網(wǎng)站所使用的密鑰，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，或是如視頻里那樣設(shè)置一個(gè)管理員的cookie。在ScottGu等文章中描述這個(gè)漏洞的危害時(shí)還提到，這個(gè)漏洞可以用來下載web.config等私密文件，這又是如何辦到的呢？要知道web.config文件的下載是被IIS和ASP.NET所禁止的，它似乎和加密解密或是Machine Key無關(guān)。不過您是否意識(shí)到，在ASP.NET 3.5 SP1以后，我們可以利用ScriptManager來打包輸出本地的腳本文件？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>
這段內(nèi)容會(huì)在頁面上放置一段ScriptResource.axd的引用，它的Query String便包含了需要輸出的文件路徑，它是與ScriptManager等組件完全獨(dú)立的。那么，如果攻擊者告訴它輸出“~/web.config”的時(shí)候……#p#
有趣的是，PPOA論文作者同時(shí)還在今年兩月和六月分別提供了攻擊CAPTCHA和攻擊Apache MyFaces的視頻，同時(shí)也提供了一個(gè)針對(duì)JSF的自動(dòng)攻擊工具，不過它們并沒有形成微軟對(duì)ASP.NET的漏洞那樣強(qiáng)烈反應(yīng)。
防止攻擊
目前ScottGu給出了多個(gè)workaround，歸根結(jié)底便是消除“Oracle”，也就是提示信息。例如他強(qiáng)調(diào)要為404和500錯(cuò)誤提供完全相同的反饋——不止是輸出的錯(cuò)誤頁面，也包括所有的頭信息（如Server Time等自然除外），這種做法會(huì)讓攻擊者無法得到提示信息，自然也就無法解密了。此外，ScottGu的一些代碼同時(shí)讓錯(cuò)誤頁面Sleep一小段時(shí)間，這也是種常用的混淆手段，讓攻擊者無法從響應(yīng)時(shí)間長短上來了解這個(gè)請(qǐng)求“性質(zhì)”如何。
從上面的分析中我們可以知道，這種統(tǒng)一錯(cuò)誤信息的作法似乎是針對(duì)WebResource.axd和ScriptResource.axd的。由于我們知道了攻擊的手段，便也可以采取其他作法。例如對(duì)于不需要這兩個(gè)Handler的站點(diǎn)，就把它們從ASP.NET或IIS里直接摘除吧。還有，如果在日志中發(fā)現(xiàn)太多CryptographicException異常，便要關(guān)注站點(diǎn)是否遭受的攻擊。
但是，Padding Oracle Attack的危害之處在于它所需要的信息實(shí)在太少，攻擊者只需分辨兩種狀態(tài)便可以進(jìn)行攻擊，即便WebResource.axd的攻擊被您防止了，那么之前提到的用戶認(rèn)證所帶來的302跳轉(zhuǎn)又如何？對(duì)于我們獨(dú)立編寫的應(yīng)用程序來說，要繞開這個(gè)問題可以使用各種技巧。但對(duì)于微軟來說可能就不容易了，因?yàn)锳SP.NET作為一個(gè)框架，它提供的是一種統(tǒng)一的，普適的機(jī)制，這也是為什么這個(gè)漏洞會(huì)影響幾乎所有微軟ASP.NET產(chǎn)品的緣故。
此外還有一些做法也是可取的。例如：
避免在ViewState和Cookie中存放敏感數(shù)據(jù)。
不要過度依賴Machine Key。
在認(rèn)證cookie里保存的不只是用戶名，而是外界無法得知的ID，或是同時(shí)保存checksum等額外的驗(yàn)證信息。
為ScriptResource.axd寫一個(gè)Wrapper，只讓它輸出擴(kuò)展名為js的內(nèi)容。
這些做法的目的是：即使攻擊者得到了Machine Key，也無法對(duì)站點(diǎn)造成破壞。
總結(jié)
安全性漏洞總是不令人愉快的，但是在遇到這種狀況的同時(shí)，我們也要努力得知問題的真實(shí)情況。在如今信息爆炸的時(shí)代，產(chǎn)生和獲取一條沒有多大價(jià)值甚至是錯(cuò)誤的信息，可謂是非常容易的。排除干擾尋求真相，即便只是種態(tài)度和意愿，也是一名技術(shù)人員的基本素質(zhì)。因此在這個(gè)問題上，我最反感的便是“微軟的產(chǎn)品就是不安全”，“反正我不會(huì)被攻擊”這樣的態(tài)度。
原文鏈接：http://blog.zhaojie.me/2010/09/things-about-padding-oracle-vulnerability-in-asp-net.html
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