网络安全-Heartbleed攻击

Heartbleed攻击防范

概述

Heartbleed是一个出现在加密程序库OpenSSL的安全漏洞,该程序库广泛用于实现互联网的传输层(TLS)协议.它于2012年被引入了软件中,2014年4月首次向公众披露.只要使用的是存在缺陷的OpenSSL实例,无论是服务器还是客户端,都可能因此而受到攻击.此问题的原因是在实现TLS的心跳协议时没有对输入进行适当验证(缺少边界检查),读取的数据比应该允许读取的还多.当前主流OpenSSL中已经不存在这样的漏洞了,本期实验需要在陈旧的Ubuntu12系统中完成.

实验环境

本期实验基于2台Linux系统,一台作为攻击者,一台作为受害者.
攻击者为咱们的主机kali linux,受害者为咱们提供的SEED Ubuntu.
实验中我们需要用到开源的HTTPS网站ELGG社交网站,在SEED Ubuntu中已经搭建好了.

SEED Ubuntu下载地址如下:
链接: https://pan.baidu.com/s/1qRFpF8d5pz6MWNDRW164Bg
密码: yi4s

实验环境下载好了之后,咱们需要在攻击者系统上配置一下,以便于成功访问ELGG网站.
咱们的SEED Ubuntu系统的IP地址为192.168.59.148.
在\etc\hosts中添加配置192.168.59.148 www.heartbleedlabelgg.com.

现在,我们可以在攻击者主机成功访问ELGG网站了. 如图所示:

成功访问ELGG网站

任务1:实现Heartbleed攻击

理解心跳协议

心跳协议包含2种报文,心跳请求报文和心跳应答报文.客户端向服务端发送心跳请求报文,当服务端收到请求报文之后,将请求报文的消息段copy,在心跳应答报文中返回给客户端.心跳协议的目的是确保连接的有效性.如图所示:

理解心跳协议

实现Heartbleed攻击

1.访问https://www.heartbleedlabelgg.com.

2.登录(用户名:admin,密码:seedelgg).

3.添加好友(点击More -> Members 点击 Boby -> Add Friend).

4.发送消息.

5.多次运行攻击脚本($ ./attack.py www.heartbleedlabelgg.com).

获取用户名和密码:

获取用户名和密码

获取发送消息:

获取发送消息

任务2:找出Heartbleed漏洞原因

Heartbleed攻击基于Heartbeat请求.这个请求只是发送一些数据到服务器,服务器会将数据复制到它的响应数据包中,所有的数据都会被回显.
在正常情况下,假设请求包含3个字节的数据“ABC”,长度字段的值为3.服务器将数据放入内存中,并从数据的开头复制3个字节到其响应包.
在攻击场景中,请求可能包含3个字节的数据,但长度字段可能表示为1003.当服务器构造其响应数据包时,它从数据的起始处(即“ABC”)复制,但它复制1003字节,这些额外的1000字节显然不是来自请求包,它们来自服务器的私有内存,并且可能包含用户名,密码等隐私数据.

良性请求:

良性请求

恶意请求:

恶意请求

尝试不同的payload长度值,当载荷长度减小的时候,我们获取到的额外数据量在减少,
当载荷值小于等于22的时候,获取不到额外的数据.
$./attack.py www.heartbleedlabelgg.com --length 22

image

任务3:修复Heartbleed漏洞

升级OpenSSL.
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get dist-upgrade

源代码分析:
心跳请求\应答报文数据结构:

struct {
HeartbeatMessageType type; // 1 byte: request or the response
uint16 payload_length; // 2 byte: the length of the payload
opaque payload[HeartbeatMessage.payload_length];
opaque padding[padding_length];
} HeartbeatMessage;

处理心跳请求,构造心跳应答的过程:

1 /* Allocate memory for the response, size is 1 byte
2 * message type, plus 2 bytes payload length, plus
3 * payload, plus padding
4 */
5
6 unsigned int payload;
7 unsigned int padding = 16; /* Use minimum padding */
8
9 // Read from type field first
10 hbtype = *p++; /* After this instruction, the pointer
11 * p will point to the payload_length field *.
12
13 // Read from the payload_length field
14 // from the request packet
15 n2s(p, payload); /* Function n2s(p, payload) reads 16 bits
16 * from pointer p and store the value
17 * in the INT variable "payload". */
18
19
20 pl=p; // pl points to the beginning of the payload content
21
22 if (hbtype == TLS1_HB_REQUEST)
23 {
24 unsigned char *buffer, *bp;
25 int r;
26
27 /* Allocate memory for the response, size is 1 byte
28 * message type, plus 2 bytes payload length, plus
29 * payload, plus padding
30 */
31
32 buffer = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding);
33 bp = buffer;
34
35 // Enter response type, length and copy payload
36 *bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
37 s2n(payload, bp);
38
39 // copy payload
40 memcpy(bp, pl, payload); /* pl is the pointer which
41 * points to the beginning
42 * of the payload content */
43
44 bp += payload;
45
46 // Random padding
47 RAND_pseudo_bytes(bp, padding);
48
49 // this function will copy the 3+payload+padding bytes
50 // from the buffer and put them into the heartbeat response
51 // packet to send back to the request client side.
52 OPENSSL_free(buffer);
53 r = ssl3_write_bytes(s, TLS1_RT_HEARTBEAT, buffer,
54 3 + payload + padding);
55 }