Организиране на ефективни времеви атаки чрез HTTP/2 и WPA3

Нова хакерска техника преодолява проблема с „мрежовото трептене“, което може да повлияе на успеха на атаките по страничните канали

Нова техника, разработена от изследователи от университета в Льовен (Белгия) и университета в Ню Йорк в Абу Даби, показа, че нападателите могат да използват функции на мрежови протоколи за изтичане на поверителна информация.

Тази техника нар Безвременни тайминг атаки, демонстриран на тазгодишната конференция на Usenix, използва начина, по който мрежовите протоколи обработват едновременни заявки, за да се справи с един от проблемите на отдалечените атаки на страничен канал, базирани на времето.

Проблеми с отдалечени атаки във времето

При атаки, базирани на време, нападателите измерват разликите във времето за изпълнение на различни команди в опит да заобиколят защитата на шифроване и да получат данни за чувствителна информация, като ключове за шифроване, частни комуникации и поведение на потребителя при сърфиране.

Но за успешно прилагане на атаки, базирани на времето, атакуващият се нуждае от точна информация за времето, необходимо на атакуваното приложение, за да обработи заявката.

Това се превръща в проблем при атака на отдалечени системи като уеб сървъри, тъй като латентността на мрежата (трептене) причинява променливи времена за отговор, което затруднява изчисляването на времето за обработка.

При атаки с отдалечено време нападателите обикновено изпращат всяка команда няколко пъти и извършват статистически анализ на времето за реакция, за да намалят въздействието на мрежовото трептене. Но този метод е полезен само до известна степен.

„Колкото по-малка е разликата във времето, толкова повече заявки са необходими и в определен момент изчислението става невъзможно“, ни казва Том Ван Гьотем, изследовател по сигурността на данните и водещ автор на статия за новия тип атака.

„Вечна“ тайм атака

Техниката, разработена от Goethem и неговите колеги, извършва отдалечени атаки по времеви начин, който отрича въздействието на мрежовото трептене.

Принципът зад атаката без време е прост: трябва да се уверите, че заявките достигат до сървъра точно по едно и също време, вместо да се предават последователно.

Паралелността гарантира, че всички заявки са при едни и същи мрежови условия и че тяхната обработка не се влияе от пътя между нападателя и сървъра. Редът, в който се получават отговорите, ще даде на атакуващия цялата информация, необходима за сравняване на времето за изпълнение.

„Основното предимство на безвременните атаки е, че те са много по-точни, така че са необходими по-малко заявки. Това позволява на атакуващия да разпознае разликите във времето за изпълнение до 100 ns“, казва Ван Гьотем.

Минималната времева разлика, наблюдавана от изследователите при традиционна интернет тайминг атака, е 10 микросекунди, което е 100 пъти повече, отколкото при атака с едновременна заявка.

Как се постига едновременност?

„Ние осигуряваме едновременност, като поставяме и двете заявки в един мрежов пакет“, обяснява Ван Гьотем. „На практика внедряването зависи най-вече от мрежовия протокол.“

За да изпращат едновременни заявки, изследователите използват възможностите на различни мрежови протоколи.

Например HTTP/2, който бързо се превръща в де факто стандарт за уеб сървъри, поддържа „мултиплексиране на заявки“, функция, която позволява на клиента да изпраща множество заявки паралелно през една TCP връзка.

„В случай на HTTP/2 просто трябва да се уверим, че и двете заявки са поставени в един и същи пакет (например, като напишем и двете в сокета едновременно).“ Тази техника обаче има своите тънкости. Например, в повечето мрежи за доставка на съдържание, като Cloudflare, която предоставя съдържание за голяма част от мрежата, връзката между крайните сървъри и сайта се осъществява с помощта на протокола HTTP/1.1, който не поддържа мултиплексиране на заявки.

Въпреки че това намалява ефективността на безвременните атаки, те все още са по-точни от класическите атаки за отдалечено синхронизиране, защото елиминират трептенето между нападателя и крайния CDN сървър.

За протоколи, които не поддържат мултиплексиране на заявки, атакуващите могат да използват междинен мрежов протокол, който капсулира заявките.

Изследователите показаха как вечната тайминг атака работи в мрежата Tor. В този случай нападателят капсулира множество заявки в Tor клетка, криптиран пакет, предаван между мрежовите възли на Tor в единични TCP пакети.

„Тъй като веригата Tor за onion услуги стига до сървъра, можем да гарантираме, че заявките пристигат по едно и също време“, казва Ван Гьотем.

Безвременни атаки на практика

В своята статия изследователите са изследвали вечни атаки в три различни ситуации.

при директни атаки във времето нападателят се свързва директно със сървъра и се опитва да изтече секретна информация, свързана с приложението.

„Тъй като повечето уеб приложения не вземат под внимание, че атаките с определяне на времето могат да бъдат много практични и прецизни, ние вярваме, че много уебсайтове са уязвими на такива атаки“, казва Ван Гьотен.

при междусайтови тайминг атаки Нападателят прави заявки към други уебсайтове от браузъра на жертвата и прави предположения за съдържанието на чувствителна информация, като наблюдава последователността от отговори.

Нападателите са използвали тази схема, за да експлоатират уязвимост в програмата за награди за грешки на HackerOne и да извлекат информация като ключови думи, използвани в поверителни доклади за неотстранени уязвимости.

„Търсих случаи, при които преди това е била документирана атака за определяне на времето, но не се счита за ефективна. Грешката в HackerOne вече е докладвана поне три пъти (идентификатори на грешка: 350432, 348168 и 4701), но не беше елиминиран, тъй като атаката беше счетена за неизползваема. Така че създадох прост вътрешен изследователски проект с вечни времеви атаки.

По онова време все още беше много неоптимизиран, тъй като продължихме да изработваме подробностите за атаката, но все още беше доста точен (успях да получа много точни резултати на домашната си WiFi връзка).“

Изследователите също се опитаха Вечни атаки срещу WPA3 WiFi протокола.

Един от съавторите на статията, Мати Ванхоф, беше открил преди това потенциално изтичане на време в протокола за ръкостискане WPA3. Но времето или беше твърде кратко, за да се използва на устройства от висок клас, или не можеше да се използва срещу сървъри.

„Използвайки нов тип вечна атака, ние демонстрирахме, че всъщност е възможно да се използва ръкостискане за удостоверяване (EAP-pwd) срещу сървъри, дори тези, които работят с мощен хардуер“, обяснява Ван Гьотем.

Идеален момент

В своята статия изследователите предоставят препоръки за защита на сървърите от безвременни атаки, като ограничаване на изпълнението до постоянно време и добавяне на произволно забавяне. Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се приложат практически защити срещу директни тайминг атаки, които имат малко въздействие върху работата на мрежата.

„Ние вярваме, че тази област на изследване е в много ранен етап на развитие и изисква много по-задълбочено проучване“, казва Ван Гьотем.

Бъдещите изследвания биха могли да изследват други техники, които атакуващите биха могли да използват за извършване на едновременни атаки, базирани на времето, други протоколи и междинни мрежови слоеве, които могат да бъдат атакувани, и да оценят уязвимостта на популярни уебсайтове, които позволяват такова изследване съгласно условията на програмата. .

Името „безвременен“ беше избрано, „защото не използвахме никаква (абсолютна) информация за времето в тези атаки“, обяснява Ван Гьотем.

„В допълнение, те могат да се считат за „вечни“, тъй като (дистанционните) атаки във времето се използват от дълго време и, съдейки по нашите изследвания, ситуацията само ще се влошава.“

Пълният текст на доклада от Usenix се намира тук.

Относно правата на рекламата

Мощен VDS със защита срещу DDoS атаки и най-новия хардуер. Всичко това е за нашите епични сървъри. Максимална конфигурация - 128 CPU ядра, 512 GB RAM, 4000 GB NVMe.

Източник: www.habr.com