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作者 关于OpenSSL“心脏出血”漏洞的分析
阿熊

阿熊

元老


发贴: 5637
积分: 454
于 2014-04-10 09:10 user profilesend a private message to usersearch all posts byselect and copy to clipboard. 
ie only, sorry for netscape users:-)add this post to my favorite list
OpenSSL“心脏出血”漏洞是一个非常严重的问题。这个漏洞使攻击者能够从内存中读取多达64 KB的数据。一些安全研究员表示:

无需任何特权信息或身份验证,我们就可以从我们自己的(测试机上)偷来X.509证书的私钥、用户名与密码、聊天工具的消息、电子邮件以及重要的商业文档和通信等数据。

这一切是如何发生的呢?让我们一起从代码中一探究竟吧。

0x01 Bug

--------------------------------------------------------------------------------

请看ssl/dl_both.c,漏洞的补丁从这行语句开始:

1234567 int dtls1_process_heartbeat(SSL *s) { unsigned char *p = &s->s3->rrec.data[0], *pl; unsigned short hbtype; unsigned int payload; unsigned int padding = 16; /* Use minimum padding */
一上来我们就拿到了一个指向一条SSLv3记录中数据的指针。结构体SSL3_RECORD的定义如下(译者注:结构体SSL3_RECORD不是SSLv3记录的实际存储格式。一条SSLv3记录所遵循的存储格式请参见下文分析):

1234567891011 typedef struct ssl3_record_st { int type; /* type of record */ unsigned int length; /* How many bytes available */ unsigned int off; /* read/write offset into 'buf' */ unsigned char *data; /* pointer to the record data */ unsigned char *input; /* where the decode bytes are */ unsigned char *comp; /* only used with decompression - malloc()ed */ unsigned long epoch; /* epoch number, needed by DTLS1 */ unsigned char seq_num[8]; /* sequence number, needed by DTLS1 */ } SSL3_RECORD;
每条SSLv3记录中包含一个类型域(type)、一个长度域(length)和一个指向记录数据的指针(data)。我们回头去看dtls1_process_heartbeat:

1234 /* Read type and payload length first */hbtype = *p++; n2s(p, payload); pl = p;
SSLv3记录的第一个字节标明了心跳包的类型。宏n2s从指针p指向的数组中取出前两个字节,并把它们存入变量payload中——这实际上是心跳包载荷的长度域(length)。注意程序并没有检查这条SSLv3记录的实际长度。变量pl则指向由访问者提供的心跳包数据。

这个函数的后面进行了以下工作:

123456789 unsigned char *buffer, *bp; int r; /* Allocate memory for the response, size is 1 byte * message type, plus 2 bytes payload length, plus * payload, plus padding */buffer = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding); bp = buffer;
所以程序将分配一段由访问者指定大小的内存区域,这段内存区域最大为 (65535 + 1 + 2 + 16) 个字节。变量bp是用来访问这段内存区域的指针。

1234 /* Enter response type, length and copy payload */*bp++ = TLS1_HB_RESPONSE; s2n(payload, bp); memcpy(bp, pl, payload);
宏s2n与宏n2s干的事情正好相反:s2n读入一个16 bit长的值,然后将它存成双字节值,所以s2n会将与请求的心跳包载荷长度相同的长度值存入变量payload。然后程序从pl处开始复制payload个字节到新分配的bp数组中——pl指向了用户提供的心跳包数据。最后,程序将所有数据发回给用户。那么Bug在哪里呢?

0x01a 用户可以控制变量payload和pl
如果用户并没有在心跳包中提供足够多的数据,会导致什么问题?比如pl指向的数据实际上只有一个字节,那么memcpy会把这条SSLv3记录之后的数据——无论那些数据是什么——都复制出来。

很明显,SSLv3记录附近有不少东西。

说实话,我对发现了OpenSSL“心脏出血”漏洞的那些人的声明感到吃惊。当我听到他们的声明时,我认为64 KB数据根本不足以推算出像私钥一类的数据。至少在x86上,堆是向高地址增长的,所以我认为对指针pl的读取只能读到新分配的内存区域,例如指针bp指向的区域。存储私钥和其它信息的内存区域的分配早于对指针pl指向的内存区域的分配,所以攻击者是无法读到那些敏感数据的。当然,考虑到现代malloc的各种神奇实现,我的推断并不总是成立的。

当然,你也没办法读取其它进程的数据,所以“重要的商业文档”必须位于当前进程的内存区域中、小于64 KB,并且刚好位于指针pl指向的内存块附近。

研究者声称他们成功恢复了密钥,我希望能看到PoC。如果你找到了PoC,请联系我。

0x01b 漏洞修补
修复代码中最重要的一部分如下:

12345678 /* Read type and payload length first */if (1 + 2 + 16 > s->s3->rrec.length) return 0; /* silently discard */hbtype = *p++; n2s(p, payload); if (1 + 2 + payload + 16 > s->s3->rrec.length) return 0; /* silently discard per RFC 6520 sec. 4 */pl = p;
这段代码干了两件事情:首先第一行语句抛弃了长度为0的心跳包,然后第二步检查确保了心跳包足够长。就这么简单。




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人气 标题 作者 字数 发贴时间
2232 关于OpenSSL“心脏出血”漏洞的分析 阿熊 3034 2014-04-10 09:10

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