Padding Oracle
CBC - Cipher Block Chaining
No modo CBC, o bloco criptografado anterior é usado como IV para XOR com o próximo bloco:
Para descriptografar CBC, as operações opostas são realizadas:
Note como é necessário usar uma chave de criptografia e um IV.
Message Padding
Como a criptografia é realizada em blocos de tamanho fixo, o padding geralmente é necessário no último bloco para completar seu comprimento.
Geralmente, PKCS7 é usado, que gera um padding repetindo o número de bytes necessários para completar o bloco. Por exemplo, se o último bloco estiver faltando 3 bytes, o padding será \x03\x03\x03.
Vamos ver mais exemplos com 2 blocos de comprimento 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 como no último exemplo o último bloco estava cheio, então outro foi gerado apenas com padding.
Padding Oracle
Quando uma aplicação descriptografa dados criptografados, ela primeiro descriptografa os dados; então remove o padding. Durante a limpeza do padding, se um padding inválido acionar um comportamento detectável, você tem uma vulnerabilidade de padding oracle. O comportamento detectável pode ser um erro, uma falta de resultados ou uma resposta mais lenta.
Se você detectar esse comportamento, pode descriptografar os dados criptografados e até mesmo criptografar qualquer texto claro.
Como explorar
Você pode usar https://github.com/AonCyberLabs/PadBuster para explorar esse tipo de vulnerabilidade ou apenas fazer
Para testar se o cookie de um site é vulnerável, você pode tentar:
Encoding 0 significa que base64 é usado (mas outros estão disponíveis, verifique o menu de ajuda).
Você também poderia abusar dessa vulnerabilidade para criptografar novos dados. Por exemplo, imagine que o conteúdo do cookie é "user=MyUsername", então você pode alterá-lo para "_user=administrator_" e escalar privilégios dentro da aplicação. Você também poderia fazer isso usando paduster especificando o parâmetro -plaintext:
Se o site for vulnerável, padbuster tentará automaticamente descobrir quando o erro de padding ocorre, mas você também pode indicar a mensagem de erro usando o parâmetro -error.
A teoria
Em resumo, você pode começar a descriptografar os dados criptografados adivinhando os valores corretos que podem ser usados para criar todos os diferentes preenchimentos. Então, o ataque de oracle de preenchimento começará a descriptografar bytes do final para o início, adivinhando qual será o valor correto que cria um preenchimento de 1, 2, 3, etc.
Imagine que você tem algum texto criptografado que ocupa 2 blocos formados pelos bytes de E0 a E15. Para descriptografar o último bloco (E8 a E15), todo o bloco passa pela "descriptografia de bloco" gerando os bytes intermediários I0 a I15. Finalmente, cada byte intermediário é XORed com os bytes criptografados anteriores (E0 a E7). Então:
C15 = D(E15) ^ E7 = I15 ^ E7C14 = I14 ^ E6C13 = I13 ^ E5C12 = I12 ^ E4...
Agora, é possível modificar E7 até que C15 seja 0x01, o que também será um preenchimento correto. Então, neste caso: \x01 = I15 ^ E'7
Assim, encontrando E'7, é possível calcular I15: I15 = 0x01 ^ E'7
O que nos permite calcular C15: C15 = E7 ^ I15 = E7 ^ \x01 ^ E'7
Sabendo C15, agora é possível calcular C14, mas desta vez forçando o preenchimento \x02\x02.
Esse BF é tão complexo quanto o anterior, pois é possível calcular o E''15 cujo valor é 0x02: E''7 = \x02 ^ I15, então só é necessário encontrar o E'14 que gera um C14 igual a 0x02.
Então, faça os mesmos passos para descriptografar C14: C14 = E6 ^ I14 = E6 ^ \x02 ^ E''6
Siga essa cadeia até que você descriptografe todo o texto criptografado.
Detecção da vulnerabilidade
Registre uma conta e faça login com essa conta. Se você fizer login muitas vezes e sempre receber o mesmo cookie, provavelmente há algo errado na aplicação. O cookie enviado de volta deve ser único cada vez que você faz login. Se o cookie é sempre o mesmo, provavelmente sempre será válido e não haverá como invalidá-lo.
Agora, se você tentar modificar o cookie, pode ver que recebe um erro da aplicação. Mas se você BF o preenchimento (usando padbuster, por exemplo), consegue obter outro cookie válido para um usuário diferente. Esse cenário é altamente provável de ser vulnerável ao padbuster.
Referências
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