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Padding Oracle
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CBC - Cipher Block Chaining
En el modo CBC, el bloque cifrado anterior se utiliza como IV para XOR con el siguiente bloque:
Para descifrar CBC se realizan las operaciones opuestas:
Nota cómo es necesario usar una clave de cifrado y un IV.
Message Padding
Dado que el cifrado se realiza en bloques de tamaño fijo, generalmente se necesita relleno en el último bloque para completar su longitud.
Normalmente se utiliza PKCS7, que genera un relleno repitiendo el número de bytes necesarios para completar el bloque. Por ejemplo, si el último bloque le faltan 3 bytes, el relleno será \x03\x03\x03.
Veamos más ejemplos con 2 bloques de longitud 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 |
Nota cómo en el último ejemplo el último bloque estaba completo, por lo que se generó otro solo con relleno.
Padding Oracle
Cuando una aplicación descifra datos cifrados, primero descifrará los datos; luego eliminará el relleno. Durante la limpieza del relleno, si un relleno inválido desencadena un comportamiento detectable, tienes una vulnerabilidad de oracle de relleno. El comportamiento detectable puede ser un error, una falta de resultados o una respuesta más lenta.
Si detectas este comportamiento, puedes descifrar los datos cifrados e incluso cifrar cualquier texto claro.
How to exploit
Podrías usar https://github.com/AonCyberLabs/PadBuster para explotar este tipo de vulnerabilidad o simplemente hacer
sudo apt-get install padbuster
Para probar si la cookie de un sitio es vulnerable, podrías intentar:
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" 8 -encoding 0 -cookies "login=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA=="
Encoding 0 significa que se utiliza base64 (pero hay otros disponibles, consulta el menú de ayuda).
También podrías abusar de esta vulnerabilidad para cifrar nuevos datos. Por ejemplo, imagina que el contenido de la cookie es "user=MyUsername", entonces podrías cambiarlo a "_user=administrator_" y escalar privilegios dentro de la aplicación. También podrías hacerlo usando paduster especificando el parámetro -plaintext:
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" 8 -encoding 0 -cookies "login=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" -plaintext "user=administrator"
Si el sitio es vulnerable, padbuster intentará automáticamente encontrar cuándo ocurre el error de padding, pero también puedes indicar el mensaje de error utilizando el parámetro -error.
perl ./padBuster.pl http://10.10.10.10/index.php "" 8 -encoding 0 -cookies "hcon=RVJDQrwUdTRWJUVUeBKkEA==" -error "Invalid padding"
La teoría
En resumen, puedes comenzar a descifrar los datos cifrados adivinando los valores correctos que se pueden usar para crear todos los diferentes rellenos. Luego, el ataque de oracle de relleno comenzará a descifrar bytes desde el final hasta el inicio adivinando cuál será el valor correcto que crea un relleno de 1, 2, 3, etc.
Imagina que tienes un texto cifrado que ocupa 2 bloques formados por los bytes de E0 a E15.
Para descifrar el último bloque (E8 a E15), todo el bloque pasa por la "cifrado de bloque de descifrado" generando los bytes intermedios I0 a I15.
Finalmente, cada byte intermedio se XOR con los bytes cifrados anteriores (E0 a E7). Así que:
C15 = D(E15) ^ E7 = I15 ^ E7C14 = I14 ^ E6C13 = I13 ^ E5C12 = I12 ^ E4- ...
Ahora, es posible modificar E7 hasta que C15 sea 0x01, lo que también será un relleno correcto. Así que, en este caso: \x01 = I15 ^ E'7
Entonces, encontrando E'7, es posible calcular I15: I15 = 0x01 ^ E'7
Lo que nos permite calcular C15: C15 = E7 ^ I15 = E7 ^ \x01 ^ E'7
Conociendo C15, ahora es posible calcular C14, pero esta vez forzando el relleno \x02\x02.
Este BF es tan complejo como el anterior ya que es posible calcular el E''15 cuyo valor es 0x02: E''7 = \x02 ^ I15 así que solo se necesita encontrar el E'14 que genera un C14 igual a 0x02.
Luego, haz los mismos pasos para descifrar C14: C14 = E6 ^ I14 = E6 ^ \x02 ^ E''6
Sigue esta cadena hasta que descifres todo el texto cifrado.
Detección de la vulnerabilidad
Registra una cuenta e inicia sesión con esta cuenta.
Si inicias sesión muchas veces y siempre obtienes la misma cookie, probablemente haya algo mal en la aplicación. La cookie devuelta debería ser única cada vez que inicias sesión. Si la cookie es siempre la misma, probablemente siempre será válida y no habrá manera de invalidarla.
Ahora, si intentas modificar la cookie, puedes ver que obtienes un error de la aplicación.
Pero si forzas el relleno (usando padbuster por ejemplo) logras obtener otra cookie válida para un usuario diferente. Este escenario es altamente probable que sea vulnerable a padbuster.
Referencias
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