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# Padding Oracle

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## CBC - Cipher Block Chaining

In CBC mode the **previous encrypted block is used as IV** to XOR with the next block:

![https://defuse.ca/images/cbc\_encryption.png](https://defuse.ca/images/cbc\_encryption.png)

To decrypt CBC the **opposite** **operations** are done:

![https://defuse.ca/images/cbc\_decryption.png](https://defuse.ca/images/cbc\_decryption.png)

Notice how it's needed to use an **encryption** **key** and an **IV**.

## Message Padding

As the encryption is performed in **fixed** **size** **blocks**, **padding** is usually needed in the **last** **block** to complete its length.\
Usually **PKCS7** is used, which generates a padding **repeating** the **number** of **bytes** **needed** to **complete** the block. For example, if the last block is missing 3 bytes, the padding will be `\x03\x03\x03`.

Let's look at more examples with a **2 blocks of length 8bytes**:

| byte #0 | byte #1 | byte #2 | byte #3 | byte #4 | byte #5 | byte #6 | byte #7 | byte #0  | byte #1  | byte #2  | byte #3  | byte #4  | byte #5  | byte #6  | byte #7  |
| ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | ------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- | -------- |
| P       | A       | S       | S       | W       | O       | R       | D       | 1        | 2        | 3        | 4        | 5        | 6        | **0x02** | **0x02** |
| P       | A       | S       | S       | W       | O       | R       | D       | 1        | 2        | 3        | 4        | 5        | **0x03** | **0x03** | **0x03** |
| P       | A       | S       | S       | W       | O       | R       | D       | 1        | 2        | 3        | **0x05** | **0x05** | **0x05** | **0x05** | **0x05** |
| P       | A       | S       | S       | W       | O       | R       | D       | **0x08** | **0x08** | **0x08** | **0x08** | **0x08** | **0x08** | **0x08** | **0x08** |

Note how in the last example the **last block was full so another one was generated only with padding**.

## Padding Oracle

When an application decrypts encrypted data, it will first decrypt the data; then it will remove the padding. During the cleanup of the padding, if an **invalid padding triggers a detectable behaviour**, you have a **padding oracle vulnerability**. The detectable behaviour can be an **error**, a **lack of results**, or a **slower response**.

If you detect this behaviour, you can **decrypt the encrypted data** and even **encrypt any cleartext**.

### How to exploit

You could use [https://github.com/AonCyberLabs/PadBuster](https://github.com/AonCyberLabs/PadBuster) to exploit this kind of vulnerability or just do
```
sudo apt-get install padbuster
```
Pour tester si le cookie d'un site est vulnérable, vous pourriez essayer :
```bash
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" 8 -encoding 0 -cookies "login=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA=="
```
**L'encodage 0** signifie que **base64** est utilisé (mais d'autres sont disponibles, consultez le menu d'aide).

Vous pourriez également **exploiter cette vulnérabilité pour chiffrer de nouvelles données. Par exemple, imaginez que le contenu du cookie est "**_**user=MyUsername**_**", alors vous pourriez le changer en "\_user=administrator\_" et élever les privilèges à l'intérieur de l'application. Vous pourriez également le faire en utilisant `paduster` en spécifiant le paramètre -plaintext** :
```bash
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" 8 -encoding 0 -cookies "login=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" -plaintext "user=administrator"
```
Si le site est vulnérable, `padbuster` essaiera automatiquement de trouver quand l'erreur de remplissage se produit, mais vous pouvez également indiquer le message d'erreur en utilisant le paramètre **-error**.
```bash
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "" 8 -encoding 0 -cookies "hcon=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" -error "Invalid padding"
```
### La théorie

En **résumé**, vous pouvez commencer à déchiffrer les données chiffrées en devinant les valeurs correctes qui peuvent être utilisées pour créer tous les **différents remplissages**. Ensuite, l'attaque de l'oracle de remplissage commencera à déchiffrer les octets de la fin au début en devinant quelle sera la valeur correcte qui **crée un remplissage de 1, 2, 3, etc**.

![](<../.gitbook/assets/image (561).png>)

Imaginez que vous avez un texte chiffré qui occupe **2 blocs** formés par les octets de **E0 à E15**.\
Pour **déchiffrer** le **dernier** **bloc** (**E8** à **E15**), tout le bloc passe par le "décryptage par bloc" générant les **octets intermédiaires I0 à I15**.\
Enfin, chaque octet intermédiaire est **XORé** avec les octets chiffrés précédents (E0 à E7). Donc :

* `C15 = D(E15) ^ E7 = I15 ^ E7`
* `C14 = I14 ^ E6`
* `C13 = I13 ^ E5`
* `C12 = I12 ^ E4`
* ...

Maintenant, il est possible de **modifier `E7` jusqu'à ce que `C15` soit `0x01`**, ce qui sera également un remplissage correct. Donc, dans ce cas : `\x01 = I15 ^ E'7`

Ainsi, en trouvant E'7, il est **possible de calculer I15** : `I15 = 0x01 ^ E'7`

Ce qui nous permet de **calculer C15** : `C15 = E7 ^ I15 = E7 ^ \x01 ^ E'7`

Sachant **C15**, il est maintenant possible de **calculer C14**, mais cette fois en forçant le remplissage `\x02\x02`.

Ce BF est aussi complexe que le précédent car il est possible de calculer le `E''15` dont la valeur est 0x02 : `E''7 = \x02 ^ I15` donc il suffit de trouver le **`E'14`** qui génère un **`C14` égal à `0x02`**.\
Ensuite, suivez les mêmes étapes pour déchiffrer C14 : **`C14 = E6 ^ I14 = E6 ^ \x02 ^ E''6`**

**Suivez cette chaîne jusqu'à ce que vous déchiffriez tout le texte chiffré.**

### Détection de la vulnérabilité

Enregistrez un compte et connectez-vous avec ce compte.\
Si vous **vous connectez plusieurs fois** et obtenez toujours le **même cookie**, il y a probablement **quelque chose** **de mal** dans l'application. Le **cookie renvoyé devrait être unique** chaque fois que vous vous connectez. Si le cookie est **toujours** le **même**, il sera probablement toujours valide et il **n'y aura aucun moyen de l'invalider**.

Maintenant, si vous essayez de **modifier** le **cookie**, vous pouvez voir que vous obtenez une **erreur** de l'application.\
Mais si vous BF le remplissage (en utilisant padbuster par exemple), vous parvenez à obtenir un autre cookie valide pour un utilisateur différent. Ce scénario est très probablement vulnérable à padbuster.

### Références

* [https://en.wikipedia.org/wiki/Block\_cipher\_mode\_of\_operation](https://en.wikipedia.org/wiki/Block\_cipher\_mode\_of\_operation)

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