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[10395] 2016-08-16_HEIST攻击解析从HTTPS加密数据中获取明文

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2016-08-16_HEIST攻击解析从HTTPS加密数据中获取明文 H E I S T 攻 击 解 析   |   从 H T T P S 加 密 数 据 中 获 取 明 文 S u n n i e l i   F r e e B u f   2 0 1 6 - 0 8 - 1 6 * 本 文 原 创 作 者 ： S u n n i e l i ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载 在 在 B l a c k   H a t   2 0 1 6 大 会 上 ， 两 名 比 利 时 的 安 全 研 究 人 员 展 示 了 他 们 今 年 的 研 究 成 果 。 他 们 发 现 了 一 个 大 会 上 ， 两 名 比 利 时 的 安 全 研 究 人 员 展 示 了 他 们 今 年 的 研 究 成 果 。 他 们 发 现 了 一 个 W E B 攻 击 方 式 可 以 绕 攻 击 方 式 可 以 绕 过 过 H T T P S 加 密 得 到 明 文 信 息 ， 他 们 把 这 种 攻 击 方 式 叫 做 加 密 得 到 明 文 信 息 ， 他 们 把 这 种 攻 击 方 式 叫 做 H E I S T 攻 击 。 攻 击 。 H E I S T 的 全 称 是 的 全 称 是 E n c r y p t e d   I n f o r m a t i o n   c a n   b e   S t o l e n   t h r o u g h   T C P - W i n d o w s 。 。 H E I S T 攻 击 的 利 用 条 件 十 分 简 单 ， 只 需 要 几 行 简 单 的 j a v a s c r i p t 代 码 即 可 ， 并 且 无 需 借 助 中 间 人 攻 击 。 接 下 来 我 会 详 细 介 绍 论 文 中 的 内 容 理 论 基 础 理 论 基 础 F e t c h   A P I 关 于 F e t c h   A P I 有 两 个 比 较 重 要 的 点 ： 1 . F e t c h   A P I 作 为 C a c h e ， S e r v i c e   W o r k e r s 等 A P I 的 基 础 ， 可 以 获 取 任 何 资 源 ， 包 括 需 要 认 证 的 跨 域 资 源 。 2 . f e t c h ( ) 返 回 的 是 一 个 P r o m i s e 对 象 ， 一 旦 R e s p o n s e 对 象 接 收 到 了 第 一 个 字 节 的 数 据 ， P r o m i s e 对 象 就 开 始 r e s o l v e ， 并 且 已 经 可 以 访 问 R e s p o n s e 对 象 ， 这 时 候 R e s p o n s e 对 象 仍 然 会 有 数 据 流 入 。 P e r f o r m a n c e   A P I 浏 览 器 获 取 网 页 时 ， 会 对 网 页 中 每 一 个 对 象 （ 脚 本 文 件 、 样 式 表 、 图 片 文 件 等 等 ） 发 出 一 个 H T T P 请 求 。 p e r f o r m a n c e . g e t E n t r i e s 方 法
以 数 组 形 式 ， 返 回 这 些 请 求 的 时 间 统 计 信 息 。 攻 击 过 程 攻 击 过 程 首 先 从 T C P 层 看 一 下 一 个 典 型 的 H T T P 请 求 ， 在 三 次 握 手 之 后 ， 客 户 端 发 出 一 个 包 含 请 求 的 T C P 包 ， 通 常 只 有 几 百 字 节 ， 到 达 服 务 器 之 后 ， 服 务 器 生 成 一 个 r e s p o n s e 并 发 回 给 客 户 端 。 如 果 r e s p o n s e 的 尺 寸 大 于 M S S ( 最 大 传 输 单 元 除 去 T C P + I P 头 ， 对 于 以 太 网 来 说 是 1 4 6 0 字 节 ) ， 服 务 器 会 将 r e s p o n s e 拆 成 多 个 分 组 ， 这 些 分 组 会 根 据 T C P 慢 启 动 算 法 来 发 送 。 慢 启 动 的 算 法 如 下 ( c w n d 全 称 C o n g e s t i o n   W i n d o w ， 拥 塞 窗 口 ) ： 连 接 建 好 的 开 始 先 初 始 化 c w n d   =   i n i t c w n d ， 表 明 可 以 传 i n i t c w n d 个 M S S 大 小 的 数 据 。 每 当 收 到 一 个 A C K ， c w n d + + ;   呈 线 性 上 升 每 当 过 了 一 个 R T T ， c w n d   =   c w n d * 2 ;   呈 指 数 让 升 还 有 一 个 s s t h r e s h （ s l o w   s t a r t   t h r e s h o l d ） ， 是 一 个 上 限 ， 当 c w n d   > =   s s t h r e s h 时 ， 就 会 进 入 “ 拥 塞 避 免 算 法 ” （ 这 里 不 涉 及 这 个 算 法 ） L i n u x   3 . 0 之 后 把 c w n d 初 始 化 成 了 1 0 个 M S S 。 通 过 f e t c h ( ) ， 我 们 可 以 知 道 第 一 次 T C P 数 据 返 回 的 时 间 ， 如 果 我 们 再 知 道 数 据 完 全 返 回 的 时 间 ， 我 们 就 能 知 道 数 据 是 一 次 T C P 返 回 的 ， 还 是 多 次 返 回 的 。 这 时 候 就 要 另 一 个 P e r f o r m a n c e   A P I 来 配 合 ， 通 过 资 源 的 r e s p o n s e E n d 来 得 到 资 源 完 全 下 载 需 要 的 时 间 。 我 们 把 发 起 请 求 的 时 间 记 为 T 0 ， 第 一 次 T C P 返 回 时 间 记 为 T 1 ， 完 全 接 收 时 间 记 为 T 2 。 如 果 是 一 次 返 回 的 ， 那 么 T 2 - T 1 将 是 一 个 很 小 的 值 ， 通 常 在 1 m s 内 。 如 果 是 两 次 及 以 上 的 ， 时 间 会 明 显 增 加 很 多 。 这 时 候 看 起 来 还 是 没 什 么 卵 用 。 然 而 ， 下 一 步 就 是 利 用 这 一 点 得 到 r e s p o n s e 的 确 切 大 小 （ 这 个 大 小 是 经 过 g z i p ， 以 及 加 密 过 的 ） 。 首 先 来 看 看 一 次 返 回 的 情 况 ， 很 多 时 候 一 个 请 求 参 数 在 请 求 的 结 果 里 会 有 返 回 ， 然 后 就 可 以 利 用 这 一 点 。 我 们 把 r e s p o n s e 分 为 两 部 分 ， 一 部 分 是 我 们 想 得 到 的 实 际 大 小 ， 一 部 分 是 攻 击 者 控 制 的 请 求 参 数 ， 暂 且 称 之 为 反 射 参 数 吧 。 通 过 重 复 调 整 反 射 参 数 ， 我 们 可 以 得 到 第 一 次 T C P 返 回 的 最 大 可 能 尺 寸 （ 对 每 个 服 务 器 来 说 一 般 是 个 固 定 值 ） 。 之 后 ， 只 要 减 去 H T T P 和 S S L / T L S 的 h e a d e r 的 尺 寸 就 可 以 了 ， 而 这 两 个 都 是 可 以 预 计 的 。 举 例 来 说 ， 当 把 反 射 参 数 调 到 7 0 8 字 节 长 时 ， 正 好 可 以 一 次 T C P 请 求 返 回 ， 而 7 0 9 就 需 要 两 次 了 ， 拿 1 0 * M S S （ 1 4 6 0 0 字 节 ） -   5 2 8 字 节 的 h t t p 头   –   2 6 字 节 的 S S L / T L S 头   –   7 0 8 ， 得 到 r e s p o n s e 的 实 际 大 小 为 1 3 3 3 7 字 节 。 论 文 里 介 绍 了 两 种 对 该 算 法 的 优 化 方 法 ， 这 里 暂 时 跳 过 。 除 了 反 射 参 数 这 种 情 况 ， 还 可 以 对 目 标 网 站 发 布 大 量 不 同 尺 寸 的 内 容 ， 通 过 调 整 正 常 的 q u e r y 参 数 来 查 看 返 回 内 容 的 大 小 达 到 同 样 的 目 的 。 对 于 多 次 T C P 返 回 的 情 况 ， 会 受 到 慢 启 动 算 法 的 影 响 ， 攻 击 者 会 向 一 个 已 知 尺 寸 的 资 源 发 起 一 个 请 求 ， 然 后 再 向 目 标 资 源 发 起 请 求
， 服 务 器 会 将 拥 塞 窗 口 提 高 。 通 过 调 整 第 一 个 请 求 资 源 的 尺 寸 多 次 分 析 也 可 以 得 到 结 果 。 接 下 来 ， 只 要 配 合 B R E A C H / C R I M E 等 攻 击 ， 就 可 以 轻 松 获 取 E - m a i l 地 址 ， 社 保 号 等 信 息 了 ， 而 不 像 B R E A C H 攻 击 一 样 还 要 借 助 中 间 人 攻 击 去 得 到 资 源 的 大 小 。 另 外 ， 在 H T T P 2 下 ， 利 用 一 些 新 特 性 ， 这 种 攻 击 的 情 况 还 会 更 加 糟 糕 。 C R I M E / B R E A C H 攻 击 攻 击 针 对 于 H T T P S 的 攻 击 ， 多 存 在 于 中 间 人 攻 击 的 环 境 ， 攻 击 者 要 先 能 监 听 用 户 和 网 站 之 间 的 流 量 。 H T T P / T L S 一 般 都 启 用 了 压 缩 算 法 ， 通 过 改 变 请 求 正 文 ， 对 比 被 压 缩 后 的 密 文 长 度 ， 可 以 破 解 出 某 些 信 息 。 H T T P 压 缩 采 用 了 D e f l a t e 算 法 。 该 算 法 可 以 将 重 复 出 现 的 字 符 串 以 一 个 实 例 的 形 式 存 储 在 H T M L 文 件 之 中 ， 并 以 此 来 缩 小 数 据 流 所 占 的 空 间 。 当 代 码 需 要 使 用 这 一 字 符 串 时 ， 系 统 会 自 动 用 一 个 指 针 来 进 行 索 引 ， 这 样 就 可 以 最 大 程 度 地 节 省 空 间 了 。 一 般 而 言 ， 如 果 一 个 数 据 流 中 存 在 大 量 的 重 复 字 符 串 ， 那 么 这 也 就 意 味 着 在 经 过 了 压 缩 处 理 之 后 ， 可 以 显 著 地 减 少 数 据 所 占 的 空 间 。 值 得 注 意 的 是 ， D e f l a t e 算 法 是 同 时 使 用 了 L Z 7 7 算 法 与 哈 夫 曼 编 码 （ H u f f m a n   C o d i n g ） 的 一 个 无 损 数 据 压 缩 算 法 。 C R I M E 攻 击 攻 击 C R I M E 通 过 在 受 害 者 的 浏 览 器 中 运 行 J a v a S c r i p t 代 码 并 同 时 监 听 H T T P S 传 输 数 据 ， 能 够 解 密 会 话 C o o k i e ， 主 要 针 对 T L S 压 缩 。 J a v a s c r i p t 代 码 尝 试 一 位 一 位 的 暴 力 破 解 C o o k i e 的 值 。 中 间 人 组 件 能 够 观 察 到 每 次 破 解 请 求 和 响 应 的 密 文 ， 寻 找 不 同 ， 一 旦 发 现 了 一 个 ， 他 会 和 执 行 破 解 的 J a v a s c r i p t 通 信 并 继 续 破 解 下 一 位 。 比 如 ， 攻 击 者 可 以 构 造 出 这 样 的 请 求 在 s e c r e t = 后 面 加 上 各 种 字 符 进 行 推 测 ， 当 匹 配 到 X 的 时 候 ， 密 文 因 为 被 压 缩 会 变 的 更 短 ， 就 得 到 了 第 一 位 的 X 。 依 次 往 下 推 ， 就 可 以 得 到 完 整 的 c o o k i e 。 B R E A C H 攻 击 攻 击 B R E A C H 攻 击 是 C R I M E 攻 击 的 升 级 版 ， 攻 击 方 法 和 C R I M E 相 同 ， 不 同 的 是 B R E A C H 利 用 的 不 是 S S L / T L S 压 缩 ， 而 是 H T T P 压 缩 。 所 以 要 抵 御 B R E A C H 攻 击 必 须 禁 用 H T T P 压 缩 。 攻 击 防 范 攻 击 防 范 从 上 面 可 以 看 出 ， C R I M E / B R E A C H 攻 击 的 条 件 都 相 对 苛 刻 ， 而 H E I S T 攻 击 则 大 大 降 低 了 其 门 槛 ， 很 容 易 被 恶 意 广 告 利 用 。
H E I S T 攻 击 目 前 涉 及 到 了 浏 览 器 ,   H T T P ,   S S L / T L S , T C P 等 多 个 层 。 在 浏 览 器 层 ， 目 前 修 改 F e t c h   A P I 似 乎 是 不 太 可 能 的 ， 大 概 能 做 的 只 有 禁 用 第 三 方 c o o k i e 了 ， 这 样 没 办 法 攻 击 到 一 些 需 要 登 录 或 授 权 才 能 访 问 的 资 源 。 但 对 于 依 赖 广 告 收 入 的 谷 歌 来 说 ， 也 不 太 会 去 触 碰 广 告 商 的 命 根 。 在 H T T P 层 ， 浏 览 器 可 以 禁 止 非 法 的 请 求 （ 分 析 O r i g i n 或 者 r e f e r e r ， 但 可 以 绕 过 ） ， s e r v e r 端 可 以 通 过 关 闭 S S L / T L S 压 缩 和 H T T P 压 缩 来 避 免 C R I M E / B R E A C H 攻 击 ， 但 是 就 无 法 享 受 到 压 缩 带 来 的 好 处 了 。 在 网 络 层 ， 一 种 做 法 是 将 T C P 拥 塞 窗 口 随 机 化 ， 另 一 种 做 法 也 是 类 似 ， 就 是 对 返 回 的 数 据 进 行 随 机 p a d d i n g ， 但 是 也 都 是 不 太 可 能 做 的 。 目 前 针 对 H E I S T 攻 击 暂 时 没 有 特 别 好 的 方 法 来 防 范 ， 所 以 这 类 攻 击 方 式 在 最 近 这 几 年 或 许 会 变 得 频 繁 起 来 。 所 以 这 两 名 研 究 人 员 也 希 望 通 过 B l a c k   H a t 大 会 一 同 寻 找 和 制 定 一 个 合 理 有 效 的 解 决 方 案 。 * 本 文 原 创 作 者 ： S u n n i e l i ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载 阅 读 原 文
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