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CBC字节翻转攻击

2020-11-14 22:43 作者:Mr.刘 | 网络安全 | 标签: CBC字节翻转攻击

timg (1).jpg

 

前言

以前有听说过这种攻击,但是没有详细去研究,这次ISCC刚好出了这种类型的题(虽然是原题),所以就详细学习一下。先来了解一下这种方式是如何进行加解密的。

 

CBC原理

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如果用公式来表示的话,如下:(C表示密文,E表示进行加密,P表示明文,D表示进行解密,IV表示初始向量)

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再来看看如何进行攻击:(下面图片摘自《图解密码技术》一书)

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实例分析

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51行,当我们以admin账号登录时,程序会直接终止,若为其他则正常登录,并将用户信息存在info数组中传入login函数,并调用show_homepage函数。23行,发现当账号为admin,才会显示flag,这与之前矛盾。但是代码中使用了cbc加密方式,而且35行的cipher和36行的iv变量均中cookie数组中取,cookie数组又是我们可以控制的,这也是导致攻击发生的地方。

那么,我们的思路就是构造一个Admin用户,然后将大写的A翻转成小写的a,即是admin。我们点击登录之后,可以在cookie中获取到iv和cipher的值(看14行的login函数),然后我们先将cipher的第9个字符使用异或运算翻转成小写字母a,因为info数组序列化后,我们要翻转的大写字母A在下标为9的位置,每个分组的长度为16,因为返回的iv变量长度为16(要先经过base64解密)

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翻转这一比特位,在解密下一块明文数据时,只会影响下一组明文翻转的那一位,但是却会影响本组明文的全部。因为我们翻转过的明文要先经过解密,然后才和IV变量进行异或,解密的时候是整串数据进行,所以整串明文受其影响。甚至可能会导致生成的明文部分乱码,至少绝对不再是原来的明文了。如果你还是不理解,那你可以看看CBC字节翻转攻击-101Approach 一个例子(CBC Blocks of 16 bytes) 部分的解释,我这里就贴其中的一张图片(将6翻转成7):

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在这道题目中,我们又要保证这堆乱码数据必须是a:2:{s:8:"userna ,因为这样等下才能和其他明文块组成正常的序列化字符串,正常进行反序列(看38行代码)。所以我们考虑控制IV变量,使得IV与Decryption(Ciphertext1)异或的结果是a:2:{s:8:"userna ,这样就能变成admin用户登录了。

最后我们再来说一下如何控制成我们想要的字符。直接丢几个公式,简洁明了:)

本组明文 = Decrypt(本组密文) ^ 上一组密文
A              B                 C
=========================================================
A = B ^ C
A ^ A = 0;   0 ^ A = A
C = A ^ A ^ C = B ^ C ^ A ^ C = A ^ B
(即C = A ^ B ,即:上一组密文 = 本组明文 ^ Decrypt(本组密文) )
ascii('a') ^ C ^ A ^ B = ascii('a') ^ A ^ B ^ A ^ B = ascii('a') ^ 0 = ascii('a')
(假设我们想要翻转成a,使用如上公式即可,即:想要的字符 = 上一组密文 ^ 本组明文 ^ Decrypt(本组密文) ^ 想要的字符 ) 

所以最终我们可以编写python程序来实现CBC字节翻转攻击,程序如下:

import urllib,base64,requests,re

url = "http://*.*.*.*/index.php" datas = { "username" : "Admin", "password" : "admin" }

r = requests.post(url,data=datas)
cipher = r.cookies.get("cipher")
cipher = base64.b64decode(urllib.unquote(cipher))
offset = 9 new_cipher = cipher[:offset] + chr(ord(cipher[offset])^ord("A")^ord("a")) + cipher[offset+1:]
new_cookies = requests.utils.dict_from_cookiejar(r.cookies)
new_cookies["cipher"] = urllib.quote_plus(base64.b64encode(new_cipher))

r2 = requests.get(url,cookies=new_cookies)
plain = base64.b64decode(re.findall("decode('(.*)')",r2.text)[0])
iv = base64.b64decode(urllib.unquote(new_cookies["iv"]))
old = plain[:len(iv)]
new = 'a:2:{s:8:"userna' new_iv = "".join([chr(ord(iv[i])^ord(old[i])^ord(new[i])) for i in xrange(16)])
new_cookies["iv"] = urllib.quote_plus(base64.b64encode(new_iv))

r3 = requests.get(url,cookies=new_cookies)
print(r3.text) 

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参考:

分组密码模式: CBC模式(密码分组链接模式)

CBC字节翻转攻击-101Approach

CTF中常见的Web密码学攻击方式

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