吳某凡事件：一次完美的中間人攻擊！

作者：小林 2021-07-27 06:37:03

安全應(yīng)用安全

上周吳某凢和都某竹的瓜大家都吃了吧，結(jié)果前幾天北京朝陽(yáng)警方通報(bào)了這是一個(gè)金錢詐騙案。

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圖片來(lái)自包圖網(wǎng)

我讀了那份通報(bào)，我直接炸開(kāi)了，沒(méi)想到這次的瓜里，還有第三個(gè)人，它就是中間人劉某，具體怎么詐騙的呢?

整個(gè)詐騙過(guò)程可以概括成如下圖，下圖中的 ID_A 表示都某竹的銀行卡，ID_E 表示中間人劉某的銀行卡。

這個(gè)詐騙案牛逼在于，中間人劉某有雙重身份，不僅冒充都某竹的身份來(lái)向吳某凢索取賠償，而且又冒充吳某凢的身份騙都某竹把退款的錢轉(zhuǎn)到中間人劉某的銀行卡，從而獲取利益。

這波操作說(shuō)實(shí)話比電影還精彩，劉某把中間人的角色演技到了極致，它做到了三件事情：

冒充身份，不僅冒充了都某竹的身份，而且冒充了吳某凢的身份。
篡改信息，騙都某竹把退款的錢，退到中間人劉某的銀行卡。
竊聽(tīng)信息，因?yàn)槊俺淞松矸荩远寄持窈蛥悄硠F雙方的信息，劉某都牢牢的掌握在手中。

不知道大家有沒(méi)有察覺(jué)中間人劉某做的這三件事情，正是 HTTP 協(xié)議的安全風(fēng)險(xiǎn)?

HTTP 協(xié)議不僅傳輸?shù)男畔⑹敲魑模覜](méi)有身份認(rèn)證，所以存在竊聽(tīng)風(fēng)險(xiǎn)、篡改風(fēng)險(xiǎn)、冒充風(fēng)險(xiǎn)。

為了解決 HTTP 協(xié)議的安全性，后面就出現(xiàn)了 HTTPS 協(xié)議，在 HTTP 層與 TCP 層之間加入了 TLS 協(xié)議，來(lái)保證安全可靠的信息傳輸。

具體怎么做到安全可靠的信息傳輸，這就涉及到了數(shù)字簽名和數(shù)字證書。沒(méi)想到吧，畫風(fēng)突轉(zhuǎn)的很快吧。沒(méi)錯(cuò)，今天這不是吃瓜文，而是技術(shù)文。

如何保證消息不被篡改?

為了保證傳輸?shù)膬?nèi)容不被篡改，我們需要對(duì)內(nèi)容計(jì)算出一個(gè)「指紋」，然后同內(nèi)容一起傳輸給對(duì)方。

對(duì)方收到后，先是對(duì)內(nèi)容也計(jì)算出一個(gè)「指紋」，然后跟發(fā)送方發(fā)送的「指紋」做一個(gè)比較，如果「指紋」相同，說(shuō)明內(nèi)容沒(méi)有被篡改，否則就可以判斷出內(nèi)容被篡改了。

那么，在計(jì)算機(jī)里會(huì)用哈希函數(shù)來(lái)計(jì)算出內(nèi)容的哈希值，也就是內(nèi)容的「指紋」，這個(gè)哈希值是唯一的，且無(wú)法通過(guò)哈希值推導(dǎo)出內(nèi)容。

如何保證消息的來(lái)源可靠?

通過(guò)哈希算法可以確保內(nèi)容不會(huì)被篡改，但是并不能保證「內(nèi)容 + 哈希值」不會(huì)被中間人替換，因?yàn)檫@里缺少對(duì)客戶端收到的消息是否來(lái)源于服務(wù)端的證明。

舉個(gè)例子，你想向老師請(qǐng)假，一般來(lái)說(shuō)是要求由家長(zhǎng)寫一份請(qǐng)假理由并簽名，老師才能允許你請(qǐng)假。

但是你有模仿你爸爸字跡的能力，你用你爸爸的字跡寫了一份請(qǐng)假理由然后簽上你爸爸的名字，老師一看到這個(gè)請(qǐng)假條，查看字跡和簽名，就誤以為是你爸爸寫的，就會(huì)允許你請(qǐng)假。

那作為老師，要如何避免這種情況發(fā)生呢?現(xiàn)實(shí)生活中的，可以通過(guò)電話或視頻來(lái)確認(rèn)是否是由父母發(fā)出的請(qǐng)假，但是計(jì)算機(jī)里可沒(méi)有這種操作。

那為了避免這種情況，計(jì)算機(jī)里會(huì)用非對(duì)稱加密算法來(lái)解決，共有兩個(gè)密鑰：

一個(gè)是公鑰，這個(gè)是可以公開(kāi)給所有人的。
一個(gè)是私鑰，這個(gè)必須由本人管理，不可泄露。

這兩個(gè)密鑰可以雙向加解密的，比如可以用公鑰加密內(nèi)容，然后用私鑰解密，也可以用私鑰加密內(nèi)容，公鑰解密內(nèi)容。

流程的不同，意味著目的也不相同：

公鑰加密，私鑰解密。這個(gè)目的是為了保證內(nèi)容傳輸?shù)陌踩驗(yàn)楸还 €加密的內(nèi)容，其他人是無(wú)法解密的，只有持有私鑰的人，才能解密出實(shí)際的內(nèi)容。
私鑰加密，公鑰解密。這個(gè)目的是為了保證消息不會(huì)被冒充，因?yàn)樗借€是不可泄露的，如果公鑰能正常解密出私鑰加密的內(nèi)容，就能證明這個(gè)消息是來(lái)源于持有私鑰身份的人發(fā)送的。

一般我們不會(huì)用非對(duì)稱加密來(lái)加密實(shí)際的傳輸內(nèi)容，因?yàn)榉菍?duì)稱加密的計(jì)算比較耗費(fèi)性能的。

所以非對(duì)稱加密的用途主要在于通過(guò)「私鑰加密，公鑰解密」的方式，來(lái)確認(rèn)消息的身份，我們常說(shuō)的數(shù)字簽名算法，就是用的是這種方式，不過(guò)私鑰加密內(nèi)容不是內(nèi)容本身，而是對(duì)內(nèi)容的哈希值加密。

私鑰是由服務(wù)端保管，然后服務(wù)端會(huì)向客戶端頒發(fā)對(duì)應(yīng)的公鑰。如果客戶端收到的信息，能被公鑰解密，就說(shuō)明該消息是由服務(wù)器發(fā)送的。

引入了數(shù)字簽名算法后，你就無(wú)法模仿你爸爸的字跡來(lái)請(qǐng)假了，你爸爸手上持有著私鑰，你老師持有著公鑰。

這樣只有用你爸爸手上的私鑰才對(duì)請(qǐng)假條進(jìn)行「簽名」，老師通過(guò)公鑰看能不能解出這個(gè)「簽名」，如果能解出并且確認(rèn)內(nèi)容的完整性，就能證明是由你爸爸發(fā)起的請(qǐng)假條，這樣老師才允許你請(qǐng)假，否則老師就不認(rèn)。

如果保證對(duì)方的身份?

前面我們知道：

可以通過(guò)哈希算法來(lái)保證消息的完整性。
可以通過(guò)數(shù)字簽名來(lái)保證消息的來(lái)源可靠性(能確認(rèn)消息是由持有私鑰的一方發(fā)送的)。

但是這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還缺少身份驗(yàn)證的環(huán)節(jié)，萬(wàn)一公鑰是被偽造的呢?

還是拿請(qǐng)假的例子，雖然你爸爸持有私鑰，老師通過(guò)是否能用公鑰解密來(lái)確認(rèn)這個(gè)請(qǐng)假條是不是來(lái)源你父親的。

但是我們還可以自己偽造出一對(duì)公私鑰啊!你找了個(gè)夜晚，偷偷把老師桌面上和你爸爸配對(duì)的公鑰，換成了你的公鑰，那么下次你在請(qǐng)假的時(shí)候，你繼續(xù)模仿你爸爸的字跡寫了個(gè)請(qǐng)假條，然后用你的私鑰做個(gè)了「數(shù)字簽名」。

但是老師并不知道自己的公鑰被你替換過(guò)了，所以他還是按照往常一樣用公鑰解密。

由于這個(gè)公鑰和你的私鑰是配對(duì)的，老師當(dāng)然能用這個(gè)被替換的公鑰解密出來(lái)，并且確認(rèn)了內(nèi)容的完整性，于是老師就會(huì)以為是你父親寫的請(qǐng)假條，又允許你請(qǐng)假了。

好家伙，為了一個(gè)請(qǐng)假，真的是斗智斗勇。后面你的老師和父親發(fā)現(xiàn)了你偽造公私鑰的事情后，決定重新商量一個(gè)對(duì)策來(lái)應(yīng)對(duì)你這個(gè)臭家伙。

正所謂魔高一丈，道高一尺。既然偽造公私鑰那么隨意，所以你爸把他的公鑰注冊(cè)到警察局。

警察局用他們自己的私鑰對(duì)你父親的公鑰做了個(gè)數(shù)字簽名，然后把你爸爸的「?jìng)€(gè)人信息 + 公鑰 + 數(shù)字簽名」打包成一個(gè)數(shù)字證書，也就是說(shuō)這個(gè)數(shù)字證書包含你爸爸的公鑰。

這樣，你爸爸如果因?yàn)榧依锎_實(shí)有事要向老師幫你請(qǐng)假的時(shí)候，不僅會(huì)用自己的私鑰對(duì)內(nèi)容進(jìn)行簽名，還會(huì)把數(shù)字證書給到老師。

老師拿到了數(shù)字證書后，首先會(huì)去警察局驗(yàn)證這個(gè)數(shù)字證書是否合法，因?yàn)閿?shù)字證書里有警察局的數(shù)字簽名，警察局要驗(yàn)證證書合法性的時(shí)候，用自己的公鑰解密。

如果能解密成功，就說(shuō)明這個(gè)數(shù)字證書是在警察局注冊(cè)過(guò)的，就認(rèn)為該數(shù)字證書是合法的，然后就會(huì)把數(shù)字證書里頭的公鑰(你爸爸的)給到老師。

由于通過(guò)警察局驗(yàn)證了數(shù)字證書是合法的，那么就能證明這個(gè)公鑰就是你父親的，于是老師就可以安心的用這個(gè)公鑰解密出清教條，如果能解密出，就證明是你爸爸寫的請(qǐng)假條。

正是通過(guò)了一個(gè)權(quán)威的機(jī)構(gòu)來(lái)證明你爸爸的身份，所以你的偽造公私鑰這個(gè)小伎倆就沒(méi)用了。

在計(jì)算機(jī)里，這個(gè)權(quán)威的機(jī)構(gòu)就是 CA (數(shù)字證書認(rèn)證機(jī)構(gòu))，將服務(wù)器公鑰放在數(shù)字證書(由數(shù)字證書認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā))中，只要證書是可信的，公鑰就是可信的。

數(shù)字證書的工作流程，我也畫了一張圖，方便大家理解：

數(shù)子證書工作流程

①數(shù)字證書簽發(fā)和驗(yàn)證流程

接下來(lái)，詳細(xì)說(shuō)一下實(shí)際中數(shù)字證書簽發(fā)和驗(yàn)證流程。

如下圖圖所示，為數(shù)字證書簽發(fā)和驗(yàn)證流程：

CA 簽發(fā)證書的過(guò)程，如上圖左邊部分：

首先 CA 會(huì)把持有者的公鑰、用途、頒發(fā)者、有效時(shí)間等信息打成一個(gè)包，然后對(duì)這些信息進(jìn)行 Hash 計(jì)算，得到一個(gè) Hash 值。
然后 CA 會(huì)使用自己的私鑰將該 Hash 值加密，生成 Certificate Signature，也就是 CA 對(duì)證書做了簽名。
最后將 Certificate Signature 添加在文件證書上，形成數(shù)字證書。

客戶端校驗(yàn)服務(wù)端的數(shù)字證書的過(guò)程，如上圖右邊部分：

首先客戶端會(huì)使用同樣的 Hash 算法獲取該證書的 Hash 值 H1。
通常瀏覽器和操作系統(tǒng)中集成了 CA 的公鑰信息，瀏覽器收到證書后可以使用 CA 的公鑰解密 Certificate Signature 內(nèi)容，得到一個(gè) Hash 值 H2。
最后比較 H1 和 H2，如果值相同，則為可信賴的證書，否則則認(rèn)為證書不可信。

②證書鏈

但事實(shí)上，證書的驗(yàn)證過(guò)程中還存在一個(gè)證書信任鏈的問(wèn)題，因?yàn)槲覀兿?CA 申請(qǐng)的證書一般不是根證書簽發(fā)的，而是由中間證書簽發(fā)的，比如百度的證書，從下圖你可以看到，證書的層級(jí)有三級(jí)：

對(duì)于這種三級(jí)層級(jí)關(guān)系的證書的驗(yàn)證過(guò)程如下：

客戶端收到 baidu.com 的證書后，發(fā)現(xiàn)這個(gè)證書的簽發(fā)者不是根證書，就無(wú)法根據(jù)本地已有的根證書中的公鑰去驗(yàn)證 baidu.com 證書是否可信。

于是，客戶端根據(jù) baidu.com 證書中的簽發(fā)者，找到該證書的頒發(fā)機(jī)構(gòu)是 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2”，然后向 CA 請(qǐng)求該中間證書。

請(qǐng)求到證書后發(fā)現(xiàn) “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書是由 “GlobalSign Root CA” 簽發(fā)的，由于 “GlobalSign Root CA” 沒(méi)有再上級(jí)簽發(fā)機(jī)構(gòu)，說(shuō)明它是根證書，也就是自簽證書。

應(yīng)用軟件會(huì)檢查此證書有否已預(yù)載于根證書清單上，如果有，則可以利用根證書中的公鑰去驗(yàn)證 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書，如果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證通過(guò)，就認(rèn)為該中間證書是可信的。

“GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書被信任后，可以使用 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書中的公鑰去驗(yàn)證 baidu.com 證書的可信性，如果驗(yàn)證通過(guò)，就可以信任 baidu.com 證書。

在這四個(gè)步驟中，最開(kāi)始客戶端只信任根證書 GlobalSign Root CA 證書的，然后 “GlobalSign Root CA” 證書信任 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書。

而 “GlobalSign Organization Validation CA - SHA256 - G2” 證書又信任 baidu.com 證書，于是客戶端也信任 baidu.com 證書。

總括來(lái)說(shuō)，由于用戶信任 GlobalSign，所以由 GlobalSign 所擔(dān)保的 baidu.com 可以被信任，另外由于用戶信任操作系統(tǒng)或?yàn)g覽器的軟件商，所以由軟件商預(yù)載了根證書的 GlobalSign 都可被信任。