Die neue Hackmethode überwindet das Problem des „Netz-Jitters“, das den Erfolg von Angriffen über seitliche Kanäle beeinträchtigen kann.
Die neue Methode, die von Forschern der Universität Löwen (Belgien) und der New York University in Abu Dhabi entwickelt wurde, hat gezeigt, dass Angreifer die Merkmale von Netzwerkprotokollen nutzen können, um Leaks von vertraulichen Informationen zu organisieren.
Diese Methode mit dem Namen , die in diesem Jahr auf der Usenix-Konferenz demonstriert wurde, nutzt die Eigenschaften der Verarbeitung von gleichzeitig ausgeführten Anfragen durch Netzwerkprotokolle, um eines der Probleme von zeitbasierten Angriffen über seitliche Kanäle zu beseitigen.
Probleme von zeitbasierten Angriffen
Bei der Durchführung von zeitbasierten Angriffen messen Angreifer die Unterschiede in der Ausführungszeit verschiedener Befehle, um die durch Verschlüsselung gewährte Sicherheit zu umgehen und Daten über vertrauliche Informationen, wie z.B. Verschlüsselungsschlüssel, private Korrespondenz und das Nutzerverhalten beim Surfen im Internet, zu erlangen.
Aber um erfolgreiche zeitbasierte Angriffe durchzuführen, benötigt der Angreifer präzise Kenntnisse darüber, wie lange die angegriffene Anwendung benötigt, um eine Anfrage zu bearbeiten.
Dies wird zu einem Problem, wenn solche entfernten Systeme wie Webserver angegriffen werden, da die Netzwerkverzögerung (Jitter) zu Streuungen in der Antwortzeit führt, was die Berechnung der Verarbeitungszeit erschwert.
Im Verlauf von zeitbasierten Angriffen senden Angreifer normalerweise jeden Befehl mehrmals und führen eine statistische Analyse der Antwortzeit durch, um die Auswirkungen des Netzwerk-Jitters zu minimieren. Aber diese Methode ist nur bis zu einem gewissen Grad hilfreich.
„Je geringer der Zeitunterschied, desto mehr Anfragen sind erforderlich, und an einem bestimmten Punkt wird die Berechnung unmöglich“, erklärt uns der Forscher für Datensicherheitssysteme und Hauptautor des Artikels über die neue Art von Angriffen, Tom Van Goethem.
„Zeitlose“ zeitbasierte Angriffe
Die von Goethem und seinen Kollegen entwickelte Methode führt zeitbasierte Angriffe so durch, dass sie den Einfluss von Netzwerk-Jitter vollständig ausgleichen.
Das zugrunde liegende Prinzip des zeitlosen zeitbasierten Angriffs ist einfach: Anfragen müssen gleichzeitig auf den Server gelangen und dürfen nicht nacheinander übermittelt werden.
Die Gleichzeitigkeit garantiert, dass alle Anfragen unter denselben Netzwerkbedingungen erfolgen und dass der Weg zwischen dem Angreifer und dem Server die Verarbeitung nicht beeinflusst. Die Reihenfolge der empfangenen Antworten gibt dem Angreifer alle Informationen, die nötig sind, um die Ausführungszeit zu vergleichen.
„Der Hauptvorteil von zeitunabhängigen Angriffen besteht darin, dass sie viel genauer sind, weshalb weniger Anfragen erforderlich sind. Dies ermöglicht es dem Angreifer, Unterschiede in der Ausführungszeit bis zu 100 ns zu erkennen“, sagt Van Goetem.
Die minimale Zeitdifferenz, die Forscher bei einem traditionellen Zeitangriff über das Internet beobachtet haben, betrug 10 µs, also 100 Mal mehr als bei einem gleichzeitigen Angriff.
Wie wird die Gleichzeitigkeit gewährleistet
„Wir gewährleisten die Gleichzeitigkeit, indem wir beide Anfragen in ein Netzwerkpaket einfügen“, erklärt Van Goetem. „In der Praxis hängt die Umsetzung hauptsächlich vom Netzwerkprotokoll ab.“
Zur Durchführung gleichzeitiger Anfragen nutzen die Forscher die Möglichkeiten 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 TCP-Verbindung zu senden.
„Im Fall von HTTP/2 müssen wir lediglich dafür sorgen, dass beide Anfragen in ein Paket eingefügt werden (zum Beispiel indem wir beide gleichzeitig in den Socket schreiben)“. Allerdings hat diese Methode ihre Feinheiten. Zum Beispiel erfolgt in den meisten Content Delivery Netzwerken wie Cloudflare, die den Großteil des Webs bedienen, 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 zeitunabhängiger Angriffe verringert, bleiben sie dennoch genauer als klassische Remote-Zeitangriffe, da sie Jitter zwischen dem Angreifer und dem Edge-CDN-Server eliminieren.
In Fällen von Protokollen, die kein Multiplexing von Anfragen unterstützen, können Angreifer ein Zwischennetzwerkprotokoll verwenden, das die Anfragen kapselt.
Forscher zeigten, wie zeitunabhängige Angriffe über Zeit 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-Chain für Onion-Dienste den gesamten Weg zum Server zurücklegt, können wir garantieren, dass die Anfragen gleichzeitig ankommen“, sagt Van Goetem.
Zeitunabhängige Angriffe in der Praxis
In ihrem Artikel untersuchten die Forscher zeitunabhängige Angriffe in drei verschiedenen Szenarien.
Bei direkten Zeitangriffen der Angreifer verbindet sich direkt mit dem Server und versucht, eine Leckage vertraulicher Informationen, die mit der Anwendung verbunden sind, zu organisieren.
„Da bei der Erstellung der meisten Webanwendungen nicht berücksichtigt wird, dass Zeitangriffe sehr praktisch und präzise sein können, glauben wir, dass viele Websites für solche Angriffe anfällig sind“, erklärt Van Goeten.
Bei Cross-Site-Zeitangriffen der Angreifer führt Anfragen an andere Websites aus dem Browser des Opfers durch und trifft Annahmen über den Inhalt vertraulicher Informationen, indem er die Reihenfolge der Antworten beobachtet.
Die Angreifer nutzten dieses Schema, um eine Schwachstelle im Bug-Bounty-Programm HackerOne auszunutzen und Informationen wie Schlüsselwörter, die in vertraulichen Berichten über nicht behobene Schwachstellen verwendet wurden, zu extrahieren.
„Ich suchte nach Fällen, in denen Zeitangriffe zuvor dokumentiert, aber nicht als effektiv angesehen wurden. Der Bug bei HackerOne wurde bereits mindestens dreimal gemeldet (Bug-IDs: , und ), aber er wurde nicht behoben, da angenommen wurde, dass dieser Angriff nicht nutzbar ist. Also schuf ich ein einfaches internes Forschungsprojekt mit zeitunabhängigen Zeitangriffen.
Zu dieser Zeit war sie noch sehr unoptimiert, da wir die Einzelheiten des Angriffs weiter untersuchten, aber dennoch war sie ziemlich präzise (über meine heimische WLAN-Verbindung konnte ich sehr präzise Ergebnisse erzielen).“
Die Forscher versuchten auch, zeitunabhängige Angriffe auf das WiFi-Protokoll WPA3.
Einer der Mitautoren des Artikels, Mati Vanhoef, hatte zuvor eine . Aber die Zeit war entweder zu kurz für die Nutzung auf Hochleistungsgeräten, oder sie konnte gegen Server nicht verwendet werden.
„Mit der neuen Art von zeitvariablen Angriffen haben wir gezeigt, dass man den Authentication Handshake (EAP-pwd) tatsächlich gegen Server nutzen kann, selbst wenn diese mit leistungsstarker Hardware betrieben werden“, erklärt Van Gootem.
Der ideale Zeitpunkt
In ihrem Artikel geben die Forscher Empfehlungen zum Schutz von Servern gegen zeitvariablen Angriffe, wie beispielsweise die Begrenzung der Ausführung auf konstante Zeit und das Hinzufügen von zufälligen Verzögerungen. Um praktische Schutzmaßnahmen gegen direkte zeitbasierte Angriffe zu realisieren, die die Netzwerkarbeit nur minimal beeinträchtigen, sind weitere Forschungen erforderlich.
„Wir glauben, dass dieses Forschungsfeld noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium ist und eine viel tiefere Untersuchung erfordert“, sagt Van Gootem.
In zukünftigen Forschungen könnten andere Methoden untersucht werden, die Angreifer für gleichzeitige zeitbasierte Angriffe verwenden könnten, andere Protokolle und Netzwerkschichten, auf die Angriffe möglich sind, sowie die Anfälligkeit beliebter Webseiten bewertet werden, die solche Forschungen im Rahmen von Bug-Bounty-Programmen ermöglichen.
Der Name „zeitvariabel“ wurde gewählt, „weil bei diesen Angriffen keine (absolute) Zeitinformation verwendet wurde“, erklärt Van Gootem.
„Außerdem können sie als „zeitvariabel“ angesehen werden, weil (remote) zeitbasierte Angriffe schon lange genutzt werden und unsere Forschungen zeigen, dass die Situation nur schlechter werden wird.“
Der vollständige Bericht von Usenix ist verfügbar .
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Quelle: habr.com
