Effektive zeitgesteuerte Angriffe mit HTTP/2 und WPA3 organisieren

Eine neue Methode zum Hacken überwindet das Problem des "Network Jitters", das die Erfolgsquote von Angriffen über Seitenkanäle beeinträchtigen kann.

Die von Forschern der Universität Leuven (Belgien) und der New York University in Abu Dhabi entwickelte Methode hat gezeigt, dass Angreifer die Eigenschaften von Netzwerkprotokollen nutzen können, um sensible Informationen zu leak.

Diese Methode mit dem Namen Timeless Timing Attacks, die in diesem Jahr auf der Usenix-Konferenz präsentiert wurde, nutzt die Eigenschaften der Verarbeitung gleichzeitig ausgeführter Anfragen durch Netzwerkprotokolle, um eines der Probleme bei Remote-Zeitangriffen über Seitenkanäle zu beseitigen.

Herausforderungen bei Remote-Zeitangriffen

Bei der Durchführung von Zeitangriffen messen Angreifer die Unterschiede in der Ausführungszeit verschiedener Befehle, um den durch Verschlüsselung gewährten Schutz zu umgehen und Informationen über sensible Daten wie Verschlüsselungsschlüssel, private Korrespondenz und das Surfverhalten der Nutzer zu erhalten.

Für eine erfolgreiche Durchführung zeitbasierter Angriffe benötigt der Angreifer jedoch präzise Kenntnisse darüber, wie lange die angegriffene Anwendung benötigt, um eine Anfrage zu verarbeiten.

Dies stellt ein Problem dar, wenn entfernte Systeme wie Webserver angegriffen werden, da Netzwerkverzögerungen (Jitter) zu einer Streuung der Antwortzeiten führen, was die Berechnung der Verarbeitungszeit erschwert.

Bei zeitbasierten Angriffen aus der Ferne senden Angreifer in der Regel jeden Befehl mehrmals und führen eine statistische Analyse der Antwortzeiten durch, um den Einfluss von Netzwerk-Jitter zu minimieren. Diese Methode ist jedoch nur bis zu einem gewissen Grad nützlich.

«Je geringer der Zeitunterschied ist, desto mehr Anfragen sind erforderlich, und ab einem bestimmten Punkt wird die Berechnung unmöglich», erklärt uns der Forscher für Datenschutzsysteme und Hauptautor des Artikels über diese neue Art von Angriffen, Tom Van Guetem.

„Zeitlose“ Zeitangriffe

Die von Guetem und seinen Kollegen entwickelte Methode führt zeitbasierte Angriffe aus der Ferne so durch, dass sie den Einfluss von Netzwerk-Jitter negiert.

Das Prinzip hinter zeitunabhängigen Zeitangriffen ist einfach: Anfragen müssen genau zur gleichen Zeit den Server erreichen, anstatt nacheinander gesendet zu werden.

Die Gleichzeitigkeit stellt sicher, dass alle Anfragen unter denselben Netzwerkbedingungen stehen und der Pfad zwischen dem Angreifer und dem Server die Verarbeitung nicht beeinflusst. Die Reihenfolge, in der die Antworten empfangen werden, gibt dem Angreifer alle Informationen, die er benötigt, um die Laufzeiten zu vergleichen.

„Der Hauptvorteil von zeitunabhängigen Zeitangriffen liegt darin, dass sie viel präziser sind, weshalb weniger Anfragen erforderlich sind. Dadurch kann der Angreifer Unterschiede in den Laufzeiten bis zu 100 ns erkennen“, erklärt Van Goetem.

Der kleinste Zeitunterschied, den Forscher bei einem traditionellen Zeitangriff über das Internet beobachteten, betrug 10 µs, also 100 Mal mehr als bei Angriffe mit gleichzeitigen Anfragen.

Wie die Gleichzeitigkeit gewährleistet wird

„Wir gewährleisten die Gleichzeitigkeit, indem wir beide Anfragen in ein Netzwerkpaket packen“, erklärt Van Goetem. „In der Praxis hängt die Umsetzung hauptsächlich vom Netzwerkprotokoll ab.“

Für gleichzeitige Anfragen nutzen Forscher die Vorteile verschiedener Netzwerkprotokolle.

Zum Beispiel unterstützt HTTP/2, das schnell zum De-facto-Standard für Webserver wird, das 'Multiplexing von Anfragen' – eine Funktion, die es dem Client ermöglicht, mehrere Anfragen parallel über eine einzige TCP-Verbindung zu senden.

„Im Fall von HTTP/2 müssen wir lediglich sicherstellen, dass beide Anfragen in ein Paket gepackt werden (zum Beispiel indem wir beide gleichzeitig in den Socket schreiben).“ Diese Methode hat jedoch ihre eigenen Feinheiten. In vielen Content Delivery Networks wie Cloudflare, das einen Großteil des Webs bedient, erfolgt die Verbindung zwischen den Edge-Servern und der Website über das Protokoll HTTP/1.1, das kein Multiplexing von Anfragen unterstützt.

Obwohl dies die Effizienz bei zeitlosen Angriffen verringert, bleiben sie dennoch präziser als klassische Remote-Zeitangriffe, da sie das Jitter zwischen dem Angreifer und dem Edge-CDN-Server eliminieren.

Bei Protokollen, die Multiplexing von Anfragen nicht unterstützen, können Angreifer ein zwischenliegendes Netzwerkprotokoll verwenden, das die Anfragen kapselt.

Forscher haben gezeigt, wie zeitunabhängige Angriffe im Tor-Netzwerk funktionieren. In diesem Fall kapselt der Angreifer mehrere Anfragen in einer Tor-Zelle — einem verschlüsselten Paket, das zwischen den Knoten des Tor-Netzwerks in einheitlichen TCP-Paketen übertragen wird.

„Da die Tor-Kette für Onion-Dienste den gesamten Weg bis zum Server zurücklegt, können wir garantieren, dass die Anfragen gleichzeitig ankommen“, sagt Van Goetem.

Zeitunabhängige Angriffe in der Praxis

In ihrer Veröffentlichung untersuchten die Forscher zeitunabhängige Angriffe in drei unterschiedlichen Szenarien.

Mit direkten zeitabhängigen Angriffen der Angreifer verbindet sich direkt mit dem Server und versucht, geheime Informationen, die mit der Anwendung verbunden sind, zu leaken.

„Da bei der Erstellung der meisten Webanwendungen nicht berücksichtigt wird, dass zeitabhängige Angriffe sehr praktisch und präzise sein können, halten wir viele Websites für anfällig für solche Angriffe“, erklärt Van Goetem.

Mit Cross-Site zeitabhängige Angriffe Ein Angreifer sendet Anfragen an andere Websites aus dem Browser des Opfers und zieht Rückschlüsse auf vertrauliche Informationen, indem er die Reihenfolge der Antworten beobachtet.

Angreifer haben dieses Muster genutzt, um eine Schwachstelle im Bug-Bounty-Programm von HackerOne auszunutzen und Informationen wie Schlüsselwörter aus vertraulichen Berichten über nicht behobene Schwachstellen zu extrahieren.

„Ich habe nach Fällen gesucht, in denen zeitbasierte Angriffe früher aufgezeichnet wurden, aber nicht als effektiv angesehen wurden. Der Bug bei HackerOne wurde bereits mindestens dreimal gemeldet (Bug-IDs: 350432, 348168 und 4701), aber er wurde nicht behoben, da angenommen wurde, dass dieser Angriff nicht ausgenutzt werden kann. Also habe ich ein einfaches internes Forschungsprojekt mit zeitbasierten Angriffen ins Leben gerufen.

Zu diesem Zeitpunkt war es immer noch sehr unausgereift, da wir weiterhin die Details des Angriffs klärten, jedoch war es dennoch ziemlich präzise (ich konnte auf meiner Heim-WiFi-Verbindung sehr genaue Ergebnisse erzielen).

Forscher haben auch versucht, zeitbasierte Angriffe auf das WiFi-Protokoll WPA3 durchzuführen..

Einer der Co-Autoren des Artikels, Mathy Vanhoef, hat zuvor bereits eine potenzielle Zeit-Leckage im WPA3-Verbindungsbestätigungsprotokoll entdeckt.Doch die Zeit war entweder zu kurz für den Einsatz auf leistungsstarken Geräten oder konnte nicht gegen Server verwendet werden.

„Mit einer neuen Art von Zeitangriffen haben wir gezeigt, dass man den Authentication Handshake (EAP-pwd) tatsächlich gegen Server einsetzen kann, selbst wenn leistungsstarke Hardware für sie betrieben wird“, erklärt Van Goethem.

Der perfekte Moment

In ihrer Studie geben die Forscher Empfehlungen zur Sicherung von Servern gegen zeitbasierte Angriffe, wie die Beschränkung auf konstanten Zeiten und die Einfügung zufälliger Verzögerungen. Für die Umsetzung praktikabler Schutzmaßnahmen gegen direkte Zeitangriffe, die nur geringfügige Auswirkungen auf die Netzwerkarbeit haben, sind weitere Forschungen erforderlich.

„Wir glauben, dass dieses Forschungsgebiet noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium ist und viel gründlicher untersucht werden muss“, sagt Van Goethem.

Zukünftige Studien könnten andere Methoden untersuchen, die Angreifer für gleichzeitige zeitbasierte Angriffe verwenden könnten, sowie weitere Protokolle und Netzwerkkomponenten, die Ziel von Angriffen sein können. Zudem könnte die Verwundbarkeit populärer Webseiten bewertet werden, die solche Forschungen im Rahmen eines Bug-Bounty-Programms ermöglichen.

Die Bezeichnung „zeitlos“ wurde gewählt, „weil wir bei diesen Angriffen keine (absolute) Zeitinformation verwendet haben“, erklärt Van Goethem.

„Außerdem kann man sie als ‚zeitlos‘ betrachten, da (remotebasierte) zeitbasierte Angriffe schon lange verwendet werden und unsere Forschungen zeigen, dass die Situation sich nur verschlechtern wird.“

Der vollständige Bericht ist bei Usenix verfügbar. hier.

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Quelle: habr.com