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[15738] 2020-08-16_隔空取“数”：黑客利用HTTP2开展侧信道定时攻击

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2020-08-16_隔空取“数”：黑客利用HTTP2开展侧信道定时攻击 隔 空 取 “ 数 ” ： 黑 客 利 用 H T T P / 2 开 展 侧 信 道 定 时 攻 击 S a n d r a 1 4 3 2   F r e e B u f   2 0 2 0 - 0 8 - 1 6 信 息 时 代 海 量 数 据 涌 现 ， 安 全 问 题 成 为 一 大 挑 战 。 解 决 安 全 需 求 的 方 法 之 一 就 是 数 据 加 密 。 此 外 ， 数 据 加 密 级 别 也 随 着 网 络 安 全 的 形 势 不 断 增 加 ， 需 要 有 更 多 的 密 钥 量 ， 更 强 的 扩 展 性 和 灵 活 性 ， 需 要 处 理 更 大 范 围 、 复 杂 度 更 高 的 应 用 。 然 而 ， 新 型 攻 击 方 式 仍 层 出 不 穷 。 侧 信 道 攻 击 ， 又 名 边 信 道 攻 击 ， 利 用 加 密 电 子 设 备 在 运 行 过 程 中 的 时 间 消 耗 、 功 率 消 耗 或 电 磁 辐 射 之 类 的 侧 信 道 信 息 泄 露 从 而 开 展 攻 击 。 定 时 攻 击 则 是 另 一 种 侧 信 道 攻 击 ， 攻 击 者 试 图 通 过 分 析 执 行 加 密 算 法 所 花 费 的 时 间 来 破 坏 密 码 系 统 。 近 期 ， 安 全 研 究 人 员 发 现 一 种 可 让 黑 客 执 行 远 程 侧 信 道 定 时 攻 击 更 高 效 的 攻 击 方 法 — — 无 限 时 定 时 攻 击 。 网 络 中 远 程 定 时 攻 击 很 大 程 度 上 受 网 络 传 输 时 间 （ 抖 动 ） 影 响 ， 主 要 依 赖 于 给 定 时 间 的 网 络 连 接 负 载 。 尽 管 运 行 密 码 算 法 、 把 握 攻 击 时 间 对 于 开 展 定 时 攻 击 有 很 大 影 响 ， 但 定 时 攻 击 可 窃 取 信 息 。 利 用 微 小 的 执 行 时 间 差 开 展 侧 信 道 定 时 攻 击 ， 但 是 攻 击 者 端 到 服 务 端 的 网 络 抖 动 让 这 一 攻 击 较 难 实 现 。 目 前 D i s t r i N e t 研 究 小 组 和 纽 约 大 学 阿 布 扎 比 分 校 的 研 究 人 员 发 现 新 的 攻 击 方 法 ， 该 方 法 被 称 为 无 限 时 定 时 攻 击 （ T T A s ） 。 因 为 不 是 利 用 多 路 复 用 网 络 协 议 和 并 发 执 行 程 序 ， 所 以 这 会 让 黑 客 对 网 络 状 况 “ 免 疫 ” 。 这 些 并 发 定 时 攻 击 通 过 分 析 返 回 响 应 的 顺 序 来 推 断 相 对 的 时 间 差 ， 因 此 不 依 赖 任 何 绝 对 计 时 信 息 。 使 用 使 用 H T T P / 2 的 多 路 复 用 来 减 少 抖 动 的 多 路 复 用 来 减 少 抖 动 与 传 统 的 定 时 攻 击 不 同 ， 在 计 时 中 ， 执 行 时 间 是 独 立 且 有 序 的 。 安 全 研 究 人 员 发 现 的 最 新 技 术 试 图 从 执 行 顺 序 和 两 个 并 发 执 行 请 求 之 间 的 相 对 计 时 差 异 中 提 取 信 息 ， 而 不 依 赖 任 何 计 时 信 息 。 为 此 ， 黑 客 直 接 或 使 用 跨 站 （ 例 如 恶 意 广 告 或 诱 使 受 害 者 访 问 由 攻 击 者 控 制 的 网 页 ） 向 受 害 服 务 器 发 起 一 对 H T T P / 2 请 求 ， 并 以 此 通 过 J a v a S c r i p t 代 码 访 问 服 务 器 。
服 务 器 返 回 的 结 果 包 含 第 二 个 请 求 和 第 一 个 请 求 之 间 的 响 应 时 间 差 。 然 后 ， 无 限 时 定 时 攻 击 会 将 这 一 时 间 差 是 正 值 还 是 负 值 纳 入 考 虑 ， 其 中 正 值 表 示 第 一 个 请 求 的 处 理 时 间 比 处 理 第 二 个 请 求 花 费 的 时 间 少 。 通 过 H T T P / 2 托 管 的 W e b 服 务 器 上 ， 可 以 从 大 约 4 0 0 0 0 个 请 求 对 的 响 应 顺 序 中 准 确 推 断 出 1 0 0 n s 的 时 序 差 异 。 在 传 统 的 网 络 定 时 攻 击 中 ， 可 以 观 察 到 的 最 小 定 时 差 异 为 1 0 μ s ， 比 并 发 攻 击 高 1 0 0 倍 。 通 过 这 种 时 间 差 攻 击 者 可 获 取 加 密 设 备 密 钥 。 然 而 ， 目 前 这 种 新 型 攻 击 手 段 也 具 有 局 限 性 ， 针 对 使 用 H T T P / 1 . 1 的 服 务 器 的 攻 击 则 无 法 开 展 ， 因 为 H T T P / 1 . 1 无 法 合 并 单 个 网 络 数 据 包 中 的 多 个 请 求 ， 因 此 需 要 使 用 多 个 连 接 执 行 并 发 定 时 攻 击 ， 而 不 是 通 过 同 一 连 接 发 送 所 有 请 求 。 因 为 H T T P   /   1 . 1 使 用 的 行 头 （ H O L ） 阻 塞 ， 这 导 致 同 一 连 接 上 的 所 有 请 求 都 会 按 顺 序 处 理 ， 而 H T T P / 2 通 过 请 求 多 路 复 用 解 决 了 此 问 题 。 当 前 ， 所 有 台 式 机 网 站 中 有 3 7 . 4 6 ％ 是 使 用 H T T P / 2 的 ， 而 支 持 H T T P S 的 网 站 ， 这 一 数 字 上 涨 到 5 4 . 0 4 ％ 。 尽 管 这 种 新 手 段 会 让 大 量 网 站 容 易 受 到 T T A 的 影 响 ， 但 研 究 人 员 指 出 ， 其 中 许 多 网 站 都 依 赖 内 容 分 发 网 络 （ C D N ） ， 例 如 C l o u d f l a r e ， 该 网 络 仍 使 用 H T T P / 1 . 1 来 实 现 C D N 与 原 始 站 点 之 间 的 连 接 。 T o r 洋 葱 服 务 和 洋 葱 服 务 和 W i - F i   E A P - P W D 容 易 受 到 攻 击 容 易 受 到 攻 击 然 而 ， 研 究 人 员 发 现 ， 黑 客 可 以 针 对 T o r 洋 葱 服 务 （ 包 括 仅 支 持 H T T P   /   1 . 1 ） 部 署 并 发 定 时 攻 击 ， 创 建 两 个 T o r 连 接 到 特 定 洋 葱 服 务 ， 然 后 同 时 发 送 一 个 连 接 请 求 ， 两 者 都 要 求 具 有 1 μ s 的 测 量 时 序 差 异 。 不 仅 于 此 ，   E A P - P W D 认 证 ， 即 在 连 接 W i - F i 网 络 时 ， 在 服 务 器 和 请 求 者 之 间 使 用 共 享 密 码 。 利 用 这 一 认 证 方 法 容 易 遭 受 字 典 攻 击 ， 黑 客 利 用 蜻 蜓 握 手 协 议 开 展 定 时 攻 击 来 获 取 密 钥 。 因 此 ， 研 究 人 员 建 议 对 传 入 的 请 求 添 加 随 机 延 迟 ， 并 确 保 不 同 的 请 求 不 会 组 合 在 单 个 数 据 包 中 。 研 究 人 员 还 发 布 了 测 试 H T T P / 2 服 务 器 的 T T A 漏 洞 的 P y t h o n 工 具 。 这 不 是 黑 客 第 一 次 采 用 远 程 定 时 攻 击 来 获 取 敏 感 信 息 。 之 前 的 研 究 表 明 可 以 利 用 缓 存 辅 助 通 道 从 I n t e l   C P U 缓 存 （ N e t C A T ） 嗅 探 S S H 密 码 ， 甚 至 可 以 通 过 网 络 连 接 （ N e t S p e c t r e ） 实 现 类 似 S p e c t r e 的 推 测 执 行 。
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