淺談ASP.NET的Padding Oracle攻擊
網絡犯罪和黑客攻擊已經越來越受到人們的重視。之前，我們在《2010年揚名的十大WEB黑客技術》一文中了解到：2010年，排名第一的是在線網上銀行交易威脅，而其中黑客所鐘愛的攻擊技術便是Padding Oracle，這也是在過去一年中最為流行的黑客攻擊技術。那么下面，我們就引用一位網友的博客內容，了解一下ASP.NET和Padding Oracle Attack相關內容。
什么是Padding和Oracle
要談這個問題，先要了解什么是Padding Oracle Attack。有些文章把Padding和Oracle，與CSS樣式表或是那個收購了Sun的甲骨文公司聯系起來，這就驢唇不對馬嘴了。
Padding在這里的含義是“填充”，因為對于加密算法來說，它們是基于等長的“數據塊”進行操作的（如對于RC2，DES或TripleDES算法來說這個長度是8字節，而對于Rijndael算法來說則是16、24或32字節）。但是，我們的輸入數據長度是不規則的，因此必然需要進行“填充”才能形成完整的“塊”。“填充”時比較常用的是PKCS #5規則，簡單地說，便是根據最后一個數據塊所缺少的長度來選擇填充的內容。
例如，數據塊長度要求是8字節，如果輸入的最后一個數據塊只有5個字節的數據，那么則在最后補充三個字節的0x3。如果輸入的最后一個數據塊正好為8字節長，則在最后補充一個完整的長為8字節的數據塊，每個字節填0x8。使用這個規則，我們便可以根據填充的內容來得知填充的長度，以便在解密后去除填充的字節。
在解密時，如果算法發現解密后得到的結果，它的填充方式不符合規則，那么表示輸入數據有問題，對于解密的類庫來說，往往便會拋出一個異常，提示Padding不正確。Oracle在這里便是“提示”的意思，和甲骨文公司沒有任何關系。
如何進行Padding Oracle Attack
剛才已經提到，如果輸入的密文不合法，類庫則會拋出異常，這便是一種提示。攻擊者可以不斷地提供密文，讓解密程序給出提示，不斷修正，最終得到的所需要的結果。這里的一個關鍵在于，攻擊者所需要的提示僅僅是“解密成功與否”這樣一個二元信息，例如它在一個Web程序中可能只是“200 - OK”及“500 - Internal Server Error”這樣的表現形式，而不需要其他任何詳細信息。
例如，現代流行的Web框架大都是開源的，因此它的加密方式完全透明（當然這點其實并不是必須的，只是大有幫助而已），對于攻擊者來說唯一不知道的便是密鑰。于是攻擊者便可以根據這個加密方式設計有針對性的密文，最終得到密鑰（及IV等信息）。在很多時候，一個網站都會使用同樣的密鑰和IV，于是只需從一個漏洞，便可以在網站的其他方面進行破壞，或解密信息，或繞開驗證。
在具體操作上還可以有許多方式進行輔助，在Juliano Rizzo和Thai Duong的《Practical Padding Oracle Attacks》（及此）論文（下文稱PPOA）中便提到了很多方式，例如使用Google搜索異常的關鍵字（這說明許多站點都把異常信息輸出在頁面上），檢查代碼，從外表檢查一些BASE64形式的字符串，猜測常見的分割符，如“--”，“|”或是“:”等等。PPOA認為，如今Padding Oracle漏洞與SQL注入，腳本注入等漏洞一樣無處不在，論文中還詳細討論了利用這個漏洞來攻擊eBay拉丁美洲站點，CAPTCHA等應用，以及在JSF（包括Apache MyFaces和Sun Mojarra實現），Ruby on Rails等Web框架中的漏洞——奇怪的是其中反而沒有提到ASP.NET。
關于Padding Oracle Attack的具體細節，您可以從《Automated Padding Oracle Attacks with PadBuster》及《Padding Oracle Attacks on CBC-mode Encryption with Secret and Random IVs》兩篇文章中得到更詳細的信息，它們似乎并不像表面那樣高深莫測，尤其是前者，有機會我也打算將它翻譯一下。
針對ASP.NET的攻擊及其危害
那么，這次又是如何對ASP.NET站點進行攻擊的呢？方式有不少，例如攻擊者可以為一個需要認證的請求發送自定義的cookie值，如果沒有通過認證，則會得到一個轉向登陸頁面的302跳轉。一個更為直觀和通用的作法來自于PPOA論文的作者所提供的一段視頻，其中使用了WebResources.axd?d=xyz進行探測工作。WebResource.axd有一個特點，便是會對錯誤的密文（即d=xyz中的xyz）產生500錯誤，而對正確的密文產生404錯誤，這便形成了足夠的提示。
好，那么假設攻擊者已經得到了站點的Machine Key，也就是網站所使用的密鑰，那么它又能造成什么危害呢？
一些危害是很容易理解的，例如解密（或注入）ViewState，或是如視頻里那樣設置一個管理員的cookie。在ScottGu等文章中描述這個漏洞的危害時還提到，這個漏洞可以用來下載web.config等私密文件，這又是如何辦到的呢？要知道web.config文件的下載是被IIS和ASP.NET所禁止的，它似乎和加密解密或是Machine Key無關。不過您是否意識到，在ASP.NET 3.5 SP1以后，我們可以利用ScriptManager來打包輸出本地的腳本文件？例如：
- <asp:ScriptManager ID="sm" runat="server">
- <CompositeScript>
- <Scripts>
- <asp:ScriptReference Path="~/scripts/core.js" />
- <asp:ScriptReference Path="~/scripts/lib.js" />
- </Scripts>
- </CompositeScript>
- </asp:ScriptManager>
這段內容會在頁面上放置一段ScriptResource.axd的引用，它的Query String便包含了需要輸出的文件路徑，它是與ScriptManager等組件完全獨立的。那么，如果攻擊者告訴它輸出“~/web.config”的時候……#p#
有趣的是，PPOA論文作者同時還在今年兩月和六月分別提供了攻擊CAPTCHA和攻擊Apache MyFaces的視頻，同時也提供了一個針對JSF的自動攻擊工具，不過它們并沒有形成微軟對ASP.NET的漏洞那樣強烈反應。
防止攻擊
目前ScottGu給出了多個workaround，歸根結底便是消除“Oracle”，也就是提示信息。例如他強調要為404和500錯誤提供完全相同的反饋——不止是輸出的錯誤頁面，也包括所有的頭信息（如Server Time等自然除外），這種做法會讓攻擊者無法得到提示信息，自然也就無法解密了。此外，ScottGu的一些代碼同時讓錯誤頁面Sleep一小段時間，這也是種常用的混淆手段，讓攻擊者無法從響應時間長短上來了解這個請求“性質”如何。
從上面的分析中我們可以知道，這種統一錯誤信息的作法似乎是針對WebResource.axd和ScriptResource.axd的。由于我們知道了攻擊的手段，便也可以采取其他作法。例如對于不需要這兩個Handler的站點，就把它們從ASP.NET或IIS里直接摘除吧。還有，如果在日志中發現太多CryptographicException異常，便要關注站點是否遭受的攻擊。
但是，Padding Oracle Attack的危害之處在于它所需要的信息實在太少，攻擊者只需分辨兩種狀態便可以進行攻擊，即便WebResource.axd的攻擊被您防止了，那么之前提到的用戶認證所帶來的302跳轉又如何？對于我們獨立編寫的應用程序來說，要繞開這個問題可以使用各種技巧。但對于微軟來說可能就不容易了，因為ASP.NET作為一個框架，它提供的是一種統一的，普適的機制，這也是為什么這個漏洞會影響幾乎所有微軟ASP.NET產品的緣故。
此外還有一些做法也是可取的。例如：
避免在ViewState和Cookie中存放敏感數據。
不要過度依賴Machine Key。
在認證cookie里保存的不只是用戶名，而是外界無法得知的ID，或是同時保存checksum等額外的驗證信息。
為ScriptResource.axd寫一個Wrapper，只讓它輸出擴展名為js的內容。
這些做法的目的是：即使攻擊者得到了Machine Key，也無法對站點造成破壞。
總結
安全性漏洞總是不令人愉快的，但是在遇到這種狀況的同時，我們也要努力得知問題的真實情況。在如今信息爆炸的時代，產生和獲取一條沒有多大價值甚至是錯誤的信息，可謂是非常容易的。排除干擾尋求真相，即便只是種態度和意愿，也是一名技術人員的基本素質。因此在這個問題上，我最反感的便是“微軟的產品就是不安全”，“反正我不會被攻擊”這樣的態度。
原文鏈接：http://blog.zhaojie.me/2010/09/things-about-padding-oracle-vulnerability-in-asp-net.html
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