HTTP/2 및 WPA3를 사용한 효율적인 타이밍 공격

부채널 공격 성공에 영향을 미칠 수 있는 '네트워크 지터' 문제를 극복한 새로운 해킹 기법

루벤 대학교(벨기에)와 아부다비의 뉴욕 대학교 연구원들이 개발한 새로운 기술은 공격자가 네트워크 프로토콜의 기능을 사용하여 기밀 정보를 유출할 수 있음을 보여주었습니다.

이 기술은 시간을 초월한 타이밍 공격올해 Usenix 컨퍼런스에서 시연된 는 네트워크 프로토콜이 동시 요청을 처리하는 방식을 사용하여 원격 시간 기반 부채널 공격의 문제 중 하나를 해결합니다.

원격 시간 공격의 문제점

시간 기반 공격에서 공격자는 암호화 보호를 우회하고 암호화 키, 개인 통신, 사용자 서핑 동작과 같은 민감한 정보에 대한 데이터를 얻기 위해 다양한 명령의 실행 시간 차이를 측정합니다.

그러나 시간 기반 공격을 성공적으로 구현하려면 공격자는 공격을 받는 응용 프로그램이 요청을 처리하는 데 걸리는 시간에 대한 정확한 지식이 필요합니다.

이는 웹 서버와 같은 원격 시스템을 공격할 때 문제가 됩니다. 네트워크 대기 시간(지터)으로 인해 응답 시간이 가변적이고 처리 시간을 계산하기 어렵기 때문입니다.

원격 타이밍 공격에서 공격자는 일반적으로 각 명령을 여러 번 보내고 응답 시간에 대한 통계 분석을 수행하여 네트워크 지터의 영향을 줄입니다. 하지만 이 방법은 어느 정도 유용할 뿐입니다.

데이터 보안 연구원이자 새로운 유형의 공격에 대한 논문의 주요 저자인 Tom Van Goethem은 “시간 차이가 작을수록 더 많은 쿼리가 필요하며 특정 시점이 되면 계산이 불가능해집니다.”라고 말합니다.

"Timeless" 타임어택

Goethem과 그의 동료들이 개발한 기술은 네트워크 지터의 영향을 무효화하는 적시에 원격 공격을 수행합니다.

시간을 초월한 타이밍 공격의 기본 원칙은 간단합니다. 요청이 순차적으로 전송되는 것이 아니라 정확히 동시에 서버에 도달하는지 확인해야 합니다.

동시성은 모든 요청이 동일한 네트워크 조건에 있고 해당 처리가 공격자와 서버 사이의 경로에 의해 영향을 받지 않도록 보장합니다. 응답이 수신되는 순서는 공격자에게 실행 시간을 비교하는 데 필요한 모든 정보를 제공합니다.

“영원한 공격의 가장 큰 장점은 훨씬 더 정확하므로 필요한 쿼리가 더 적다는 것입니다. 이를 통해 공격자는 실행 시간의 차이를 100ns까지 인식할 수 있습니다.”라고 Van Goethem은 말합니다.

연구자들이 전통적인 인터넷 타이밍 공격에서 관찰한 최소 시간차는 10마이크로초였으며 이는 동시 요청 공격보다 100배 더 큽니다.

동시성은 어떻게 달성됩니까?

Van Goethem은 “우리는 두 요청을 하나의 네트워크 패킷에 배치하여 동시성을 보장합니다.”라고 설명합니다. "실제로 구현은 대부분 네트워크 프로토콜에 따라 달라집니다."

동시 요청을 보내기 위해 연구자들은 다양한 네트워크 프로토콜의 기능을 사용합니다.

예를 들어 웹 서버의 사실상 표준으로 빠르게 자리잡고 있는 HTTP/2는 클라이언트가 단일 TCP 연결을 통해 여러 요청을 병렬로 보낼 수 있는 기능인 "요청 멀티플렉싱"을 지원합니다.

"HTTP/2의 경우 두 요청이 모두 동일한 패킷에 있는지 확인하면 됩니다(예: 두 요청을 동시에 소켓에 ​​기록)." 그러나 이 기술에는 고유한 미묘함이 있습니다. 예를 들어, 대부분의 웹에 콘텐츠를 제공하는 Cloudflare와 같은 대부분의 콘텐츠 전송 네트워크에서 에지 서버와 사이트 간의 연결은 요청 멀티플렉싱을 지원하지 않는 HTTP/1.1 프로토콜을 사용하여 수행됩니다.

이는 시간을 초월한 공격의 효율성을 감소시키지만 공격자와 엣지 CDN 서버 간의 지터를 제거하므로 기존 원격 타이밍 공격보다 여전히 더 정확합니다.

요청 다중화를 지원하지 않는 프로토콜의 경우 공격자는 요청을 캡슐화하는 중간 네트워크 프로토콜을 사용할 수 있습니다.

연구원들은 Tor 네트워크에서 시간을 초월한 타이밍 공격이 어떻게 작동하는지 보여주었습니다. 이 경우 공격자는 Tor 네트워크 노드 간에 단일 TCP 패킷으로 전송되는 암호화된 패킷인 Tor 셀에 여러 요청을 캡슐화합니다.

Van Goethem은 “양파 서비스를 위한 Tor 체인이 서버까지 연결되기 때문에 요청이 동시에 도착하도록 보장할 수 있습니다.”라고 말합니다.

실제로 시간을 초월한 공격

논문에서 연구원들은 세 가지 상황에서 시간을 초월한 공격을 연구했습니다.

에 직접 시간 공격 공격자는 서버에 직접 연결하여 애플리케이션과 관련된 비밀 정보를 유출하려고 시도합니다.

Van Goeten은 “대부분의 웹 애플리케이션은 타이밍 공격이 매우 실용적이고 정확할 수 있다는 점을 고려하지 않기 때문에 많은 웹사이트가 그러한 공격에 취약하다고 생각합니다.”라고 말합니다.

에 크로스 사이트 타이밍 공격 공격자는 피해자의 브라우저에서 다른 웹사이트로 요청을 보내고, 응답 순서를 관찰하여 민감한 정보의 내용을 추측합니다.

공격자는 이 체계를 이용해 HackerOne 버그 바운티 프로그램의 취약점을 악용하고 패치되지 않은 취약점에 대한 기밀 보고서에 사용된 키워드와 같은 정보를 추출했습니다.

“나는 타이밍 공격이 이전에 문서화되었지만 효과적인 것으로 간주되지 않은 사례를 찾고 있었습니다. HackerOne 버그는 이미 XNUMX번 이상 보고되었습니다(버그 ID: 350432, 348168 и 4701), 그러나 공격이 사용할 수 없는 것으로 간주되어 제거되지 않았습니다. 그래서 저는 시대를 초월한 타임어택을 활용한 간단한 내부 연구 프로젝트를 만들었습니다.

공격의 세부 사항을 계속 조사하면서 그 당시에는 아직 최적화되지 않았지만 여전히 매우 정확했습니다(집 Wi-Fi 연결에서 매우 정확한 결과를 얻을 수 있었습니다).”

연구진도 시도했다 WPA3 WiFi 프로토콜에 대한 영원한 공격.

기사의 공동 저자 중 한 명인 Mati Vanhof는 이전에 발견했습니다. WPA3 핸드셰이크 프로토콜의 잠재적인 시간 누수. 하지만 시간이 너무 짧아서 고급형 기기에서는 사용하기 어렵거나, 서버에서는 사용할 수 없었습니다.

Van Goethem은 “새로운 유형의 영구 공격을 사용하여 서버, 심지어 강력한 하드웨어를 실행하는 서버에 대해 인증 핸드셰이크(EAP-pwd)를 사용하는 것이 실제로 가능하다는 것을 입증했습니다.”라고 설명합니다.

완벽한 순간

연구진은 논문에서 실행을 일정한 시간으로 제한하고 무작위 지연을 추가하는 등 시간을 초월한 공격으로부터 서버를 보호하기 위한 권장 사항을 제공했습니다. 네트워크 운영에 거의 영향을 주지 않는 직접적인 타이밍 공격에 대한 실질적인 방어를 구현하려면 추가 연구가 필요합니다.

Van Goethem은 “우리는 이 연구 분야가 개발 초기 단계에 있으며 훨씬 더 심층적인 연구가 필요하다고 믿습니다.”라고 말합니다.

향후 연구에서는 공격자가 동시 시간 기반 공격, 기타 프로토콜 및 공격받을 수 있는 중개 네트워크 계층을 수행하는 데 사용할 수 있는 다른 기술을 조사하고 프로그램 조건에 따라 이러한 연구를 허용하는 인기 웹 사이트의 취약성을 평가할 수 있습니다. .

"Timeless"라는 이름은 "이러한 공격에서 어떤 (절대적인) 시간 정보도 사용하지 않았기 때문에" 선택되었다고 Van Goethem은 설명합니다.

"또한 (원격) 시간 공격이 오랫동안 사용되었기 때문에 '영원한' 것으로 간주할 수 있으며, 우리 연구에 따르면 상황은 더욱 악화될 것입니다."

Usenix의 보고서 전문은 다음과 같습니다. 여기에.

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출처 : habr.com