瀏覽器是如何存儲密碼的？

作者：成敬伯翻譯 2013-07-25 14:17:17

我曾經(jīng)介紹過名為dumpmon的推特機(jī)器人，它監(jiān)控著眾多“貼碼網(wǎng)站”的賬戶轉(zhuǎn)儲、配置文件和其他信息。自那以后，我一直留意著監(jiān)測到的信息。接下來會有關(guān)于dumpmon的一系列文章，而本文則關(guān)注瀏覽器是如何存儲密碼的。

一、引言

這里提到dumpmon，是因?yàn)槲遗既话l(fā)現(xiàn)一些貼碼，比如這篇，應(yīng)該是感染在計(jì)算機(jī)上的惡意軟件的日志。我便想：我總是認(rèn)為最好不要讓瀏覽器直接存儲密碼，但是原因呢?惡意軟件從感染的計(jì)算機(jī)中獲得密碼會有多輕松呢?因?yàn)閺囊惶帿@得所有想要的資料有點(diǎn)困難，所以我決定在此文貼出結(jié)果以及一些從各個瀏覽器的密碼管理器中提取密碼的簡單代碼。

本文所述是在windows 8系統(tǒng)上分析下述瀏覽器。

二、Chrome瀏覽器

獲得密碼難易程度：簡單

我們從Chrome瀏覽器開始。令人失望的是，chrome瀏覽器是最容易被提取密碼的。加密后的密鑰存儲于%APPDATA%\..\Local\Google\Chrome\User Data\Default\Login Data"下的一個SQLite數(shù)據(jù)庫中。但是是如何獲轉(zhuǎn)存并加密的呢?我從《谷歌Chrome瀏覽器是如何存儲密碼的》這篇文章中獲得了Chrome存儲密碼的諸多信息，而這篇文章是4年前寫得。雖然從那篇文章以后Chrome做了些改變，但是我將按照同樣的方式，利用Chromium源碼的一些片段向你展示密碼是如何轉(zhuǎn)儲的。

存儲加密密碼

當(dāng)用戶訪問網(wǎng)站時，Chrome會首先判斷此次登陸是否是一次成功的登錄，判斷代碼片段：

如果成功登錄，并且使用的是一套新的證書，這個證書是瀏覽器之前沒有生成過的，Chrome就會生成一個提示條，詢問用戶是否需要記住密碼：

在此為節(jié)省篇幅，我省略了創(chuàng)建提示條的代碼。當(dāng)點(diǎn)擊“保存密碼”時，就會調(diào)用Chrome密碼管理器的“保存”函數(shù)來響應(yīng)操作：

簡單吧。如果是一次新的會話登錄，就以如下代碼執(zhí)行保存：

再次為控制篇幅，裁剪了一些內(nèi)容(例如一個對證書是否屬于google的網(wǎng)站的操作審查等等)。在這函數(shù)被調(diào)用之后，執(zhí)行AddLoginImpl()函數(shù)的任務(wù)被調(diào)用。這是用來使界面快速響應(yīng)的：

該函數(shù)會調(diào)用登陸數(shù)據(jù)庫對象的AddLogin()函數(shù)，以檢查其操作是否成功。下面就是AddLogin()(我保證，我們馬上就要看到密碼是如何存儲的了)：

這里有些有趣的東西。我們利用用戶密碼生成一個字符串密鑰。這段代碼已經(jīng)減掉了，但是”sql:Statement”行下面，執(zhí)行了一個SQL查詢語句，實(shí)現(xiàn)了在登錄數(shù)據(jù)文件中存儲加密數(shù)據(jù)。該EncryptedString函數(shù)僅僅是在一個加密對象上簡單調(diào)用了EncryptString16函數(shù)(就是下面這個)：

最終，我們看到密碼是調(diào)用Windows API函數(shù)CryptProtectData來加密的。這意味著，只有用加密時使用的登陸證書，密碼才能被恢復(fù)。而這根本不是問題，惡意軟件通常就是在用戶登陸環(huán)境下執(zhí)行的。

密碼破譯

在討論如何破譯上面存儲的密碼之前，讓我們首先使用Sqlite瀏覽器來查看一下登陸文件中的數(shù)據(jù)：

我們的目的是從這個數(shù)據(jù)庫中抽取出action_url,username_value和password_value(是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，所以SQLite瀏覽器不能顯示)。而破解密碼，只需要調(diào)用Windows API中的CryptUnprotectData函數(shù)。幸運(yùn)地是，Python為調(diào)用Windows API準(zhǔn)備了一個完美的叫做pywin32的庫。

先看一下我們使用的PoC：

運(yùn)行上述代碼，可以看到已經(jīng)成功了!

雖然找到密碼是如何存儲的有點(diǎn)費(fèi)事(也可以使用其他的動態(tài)方法，但是分析代碼會更透徹)，但是解密密碼則幾乎沒費(fèi)什么力氣。唯一被保護(hù)起來的就是密碼的部分，還僅僅保護(hù)當(dāng)前用戶。#p#

三、IE瀏覽器

獲得密碼難易程度：簡單/一般/困難(依版本而定)

本質(zhì)上來講，直到IE10之前，IE瀏覽器的密碼管理與Chrome使用的是相同的技術(shù)，但有一些有趣的改變。為了全面的展示，我們先簡單討論一下IE7——IE9的密碼存儲，然后再討論在IE10中的變革。

IE7-9瀏覽器

在IE的早期版本中，根據(jù)密碼類型的不同，會被存儲于兩個不同的地方：

注冊表(基于表單的驗(yàn)證)——這類密碼是提交給諸如Facebook、Gmail之類站點(diǎn)的。

證書文件——HTTP驗(yàn)證密碼方式，類似于網(wǎng)上登陸證書。

根據(jù)本篇文章需要，接下來討論基于表單驗(yàn)證的證書，這也是大多數(shù)攻擊者可能選擇的攻擊目標(biāo)。這些證書存儲于如下注冊表鍵位置：

HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Internet Explorer\IntelliForms\Storage2

用regedit(注冊表編輯器)可以看到值，類似于下面這樣：

正如Chrome中的示例，這些證書使用Windows API中的CryptProtectData函數(shù)加密后儲存。不同之處是該函數(shù)添加了額外的熵(譯者注：熵，熵就是混亂的程度，用來描述某個事件不斷趨向混亂的過程)。這里的熵，就是這注冊表鍵值，它是網(wǎng)站URL的SHA1的校驗(yàn)和，以供證書使用。

這非常有用，因?yàn)楫?dāng)用戶訪問網(wǎng)站時，IE能夠迅速根據(jù)URL的哈希值判斷是否已經(jīng)有此證書，之后再用此哈希值完成證書解密。如果攻擊者不知道此處使用了URL，解密證書就會變得很困難。

通常，攻擊者能夠通過歷遍用戶因特網(wǎng)訪問歷史，hash每個URL以及檢查每個存儲證書的方式，來降低此種保護(hù)方式的效果。

本文中沒有貼出完整代碼，你可以在這里處獲得完整示例。現(xiàn)在，我們開始討論IE10。#p#

IE10瀏覽器

IE10改變了密碼存儲方式。所有自動填充的密碼存儲于證書管理中一個叫“web證書”的地方，如下圖所示：

個人理解(在這個問題上我找不到更多的信息)，這些證書文件存放于%APPDATA%\Local\Microsoft\Vault\[random]目錄下。關(guān)于這些文件是什么及其所用格式，可以在這里找到。

我所知道的是獲得這些密碼并不難。事實(shí)上，非常容易。為了支持windows的應(yīng)用商店，微軟提供了一個新的Windows runtime，用來支持更多地API訪問。該winRT提供了對Windows.Security.Credentials namespace的訪問接口，它提供了用來遍歷用戶證書的所有函數(shù)。

事實(shí)上，這有一個簡短的C#腳本PoC，在用戶的環(huán)境下執(zhí)行時，它會檢索存儲的密碼：

執(zhí)行該程序后，輸出類似于下圖所示：

注意：我刪除了一些我已經(jīng)禁止IE儲存的站點(diǎn)。除此之外，我也不是很清楚為什么有些憑據(jù)被儲存了起來。

正如你所見，只要我們的程序在特定用戶環(huán)境中執(zhí)行，提取指定用戶使用的所有密碼略繁瑣但還是挺簡單的。下面我們繼續(xù)。#p#

四、Firefox瀏覽器

獲得密碼的難易程度：一般/非常困難

接下來談?wù)劚容^棘手的Firefox。主要使用這些幻燈片中的方法獲取關(guān)于用戶數(shù)據(jù)存儲位置的資料。

首先，透露下Firefox的密碼管理的小秘密。為滿足開發(fā)者創(chuàng)建滿足各種安全標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序，Mozilla開發(fā)了一個叫做“Network Security Services”,或叫NSS的開源庫。Firefox使用其中一個叫做”Security Decoder Ring”，或叫SDR的API來幫助實(shí)現(xiàn)賬號證書的加密和解密函數(shù)。雖然名字很文藝，我們還是來看看firefox是如何使用它完成加密的:

當(dāng)一個Firefox配置文件被首次創(chuàng)建時，一個叫做SDR的隨機(jī)key和一個Salt(譯者注：Salt，在密碼學(xué)中，是指通過在密碼任意固定位置插入特定的字符串，讓散列后的結(jié)果和使用原始密碼的散列結(jié)果不相符，這種過程稱之為“加鹽”)就會被創(chuàng)建并存儲在一個名為“key3.db”的文件中。利用這個key和鹽，使用3DES加密算法來加密用戶名和密碼。密文是Base64編碼的，并存儲在一個叫做signons.sqlite的sqlite數(shù)據(jù)庫中。Signons.sqlite和key3.db文件均位于%APPDATA%\Mozilla\Firefox\Profiles\[random_profile]目錄。

所以我們要做的就是得到SDR密鑰。正如此處解釋的，這個key被保存在一個叫PCKS#11軟件“令牌”的容器中。該令牌被封裝進(jìn)入內(nèi)部編號為PKCS#11的“槽位”中。因此需要訪問該槽位來破譯賬戶證書。

還有一個問題，這個SDR也是用3DES(DES-EDE-CBC)算法加密的。解密密鑰是Mozilla叫做“主密碼”的hash值，以及一個位于key3.db文件中對應(yīng)的叫做“全局鹽”的值。

Firefox用戶可以在瀏覽器的設(shè)置中設(shè)定主密碼，但關(guān)鍵是好多用戶不知道這個特性。正如我們看到的，用戶整個賬號證書的完整性鏈條依賴于安全設(shè)置中選擇的密碼，它是攻擊者唯一不知道的值。如果用戶使用一個強(qiáng)健的主密碼，那么攻擊者想要恢復(fù)存儲的證書是不太可能的。

那么——如果用戶沒有設(shè)置主密碼，空密碼就會被使用。這意味著攻擊者可以提取全局鹽，獲得它與空密碼做hash運(yùn)算結(jié)果，然后使用該結(jié)果破譯SDR密鑰。再用破譯的SDR密鑰危害用戶證書。

該過程看起來就是這樣：