19 смертных грехов, угрожающих безопасности программ
Шрифт:
Transport Layer Security (TLS), Internet Protocol Security (IPSec) и других технологий шифрования секретных данных. Например, данные можно зашифровать на сервере, а потом отправить клиенту в скрытом поле или в виде кука, тогда клиент автоматически вернет те же данные серверу при следующем запросе. Поскольку ключ хранится на сервере, то эта строка не может быть интерпретирована клиентом, так что с точки зрения криптографии метод вполне приемлем.
Противник воспроизводит данные
Вы можете поддаться искушению зашифровать или свернуть секретные данные на сервере, воспользовавшись своим собственным алгоритмом, который вам представляется безопасным. Но подумайте, что произойдет, если противник сумеет воспроизвести зашифрованные или свернутые данные. Например, следующий код на С# вычисляет свертку имени и пароля пользователя и пересылает результат в скрытом поле, чтобы потом использовать для идентификации пользователя:
SHA1Managed s = new SHA1Managed;
byte [] h = s.ComputeHash(UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(uid + ":" + pwd));
h = s.ComputeHash(h);
string b64 = Convert.ToBase64String(h); //
А вот аналогичный код на языке JavaScript (вызываемый из HTML или ASP–страницы) с применением СОМ–объекта CAPICOM в Windows:
// Результат хэширования в 16-ричном виде
var oHash = new ActiveXObject("CAPICOM.HashedData");
oHash.Algorithm = 0;
oHash.Hash("mikey" + ":" + "ABCDE");
oHash.Hash(oHash.Value);
var b64 = oHash.Value; // результат в 16-ричном виде
Тот же код для вычисления свертки имени и пароля пользователя на Perl:
use Digest::SHA1 qw(sha1 sha1_base64);
my $s = $uid . ":" . $pwd;
my $b64 = sha1_base64(sha1($s)); # в кодировке base64
Отметим, что во всех этих примерах результат хэширования конкатенированной строки снова хэшируется, чтобы обойти уязвимость, которая называется атакой с увеличением длины (length extension attack). Объяснение этой уязвимости выходит за рамки данной книги [2] , но если говорить о практической стороне дела, то не ограничивайтесь просто хэшированием конкатенированных данных, а сделайте одно из двух:
Result = H(data1, H(data2))
или
Result = H(H(data1 CONCAT data2))
Ниже приводится криптографически стойкая версия:
static string IterateHashAppendSalt(string uid, string pwd, UInt32 iter)
{
// границы числа итераций
const UInt32 MIN_ITERATIONS = 1024;
const UInt32 MAX_ITERATIONS = 32768;
// ограничить переданное значение параметра для безопасности
if (iter < MIN_ITERATIONS) iter = MIN_ITERATIONS;
if (iter > MAX_ITERATIONS) iter = MAX_ITERATIONS;
// получить 24-байтовое начальное значение (затравку)
const UInt32 SALT_BYTE_COUNT = 24;
byte[] salt = new byte[SALT_BYTE_COUNT];
new RNGCryptoServiceProvider.GetBytes(salt);
// закодировать имя и пароль
byte[] uidBytes = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(uid);
byte[] pwdBytes = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(pwd);
UInt32 uidLen = (UInt32)uidBytes.Length;
UInt32 pwdLen = (UInt32)pwdBytes.Length;
// скопировать uid, pwd и salt в буфер (массив байтов)
byte[] input = new byte[SALT_BYTE_COUNT + uidLen + pwdLen];
Array.Copy(uidBytes, 0, input, 0, uidLen);
Array.Copy(pwdBytes, 0, input, uidLen, pwdLen);
Array.Copy(salt, 0, input, uidLen + pwdLen, SALT_BYTE_COUNT);
// вычислить хэш uid, pwd и salt
// H(uid || pwd || salt)
HashAlgorithm sha = HashAlgorithm.Create("SHA256");
byte[] hash = sha.ComputeHash(input);
// вычислить хэш от результата первого хэширования, начального
// значения и номера итерации N раз
// R0 = H(uid || pwd || salt)
// Rn = H(Rn-1 || R0 || salt || i) ... N
const UInt32 UINT32_BYTE_COUNT = 32/8;
byte[] buff = new byte[hash.Length +
hash.Length +
SALT_BYTE_COUNT +
UINT32_BYTE_COUNT];
Array.Copy(salt, 0, buff, hash.Length + hash.Length, SALT_BYTE_COUNT);
Array.Copy(salt, 0, buff, hash.Length, hash.Length);
for (UInt32 i = 0; i < iter; i++) {
Array.Copy(hash, 0, buff, 0, hash.Length);
Array.Copy(BitConverter.GetBytes(i), 0, buff,
hash.Length + hash.Length + SALT_BYTE_COUNT,
UINT32_BYTE_COUNT);
hash = sha.ComputeHash(buff);
}
// построить строку вида base64(hash) : base64(salt)
string result = Convert.ToBase64String(hash) + ":" +
Convert.ToBase64String(salt);
return result;
}
Но даже эта версия уязвима для атаки! В чем же уязвимость? Пусть, например, имя и пароль пользователя сворачиваются в строку «xE/fl/XKonG+/XFyq+ Pg4FXjo 7g=», и вы включаете ее в состав URL в качестве доказательства того, что верительные грамоты были проверены. Противнику нужно лишь увидеть эту свертку и воспроизвести ее. Пароль ему знать вовсе необязательно! Вся эта «навороченная» криптография оказалась не стоящей и ломаного гроша! Исправить это упущение помогут такие технологии
шифрования канала, как SSL, TLS или IPSec.Противник предсказывает данные
В этом случае пользователь заходит на сайт, вводя свое имя и пароль по шифрованному соединению (SSL/TLS), сервер проверяет их и генерирует автоинкрементное значение для представления данного пользователя. В ходе дальнейшего взаимодействия с пользователем используется именно это значение, чтобы не проходить каждый раз всю процедуру аутентификации. Такую схему легко атаковать даже при наличии SSL/TLS. И вот как это делается. Настоящий, хотя и злонамеренный, пользователь соединяется с сервером и предъявляет свои верительные грамоты. Он получает от сервера идентификатор 7625. Затем он закрывает браузер, открывает его снова и входит с тем же именем и паролем. На этот раз он получает идентификатор 7267. Похоже, что для каждого нового пользователя идентификатор увеличивается на единицу, причем между двумя его заходами вошел кто–то еще. Чтобы перехватить чужой сеанс (защищенный протоколом SSL/ TLS!), противнику остается лишь задать идентификатор равным 7266. Технологии шифрования не защищают от такого рода предсказаний. Но вы можете установить идентификатор соединения равным криптографически случайному числу. На языке JavaScript для этого можно воспользоваться СОМ–объектом CAPICOM:
var oRNG = new ActiveXObject(«CAPICOM.Utilities»);
var rng = oRNG.GetRandom(32, 0);
Примечание. CAPICOM вызывает функцию Windows CryptGenRandom.
При использовании PHP в ОС Linux или UNIX (в предположении, что система поддерживает специальное устройство /dev/random или /dev/urandom) можно написать такой код:
// наличие @ перед fopen не дает fopen вывести излишне много
// информации пользователю
$hrng = @fopen("/dev/random", "r");
if ($hrng) {
$rng = base64_encode(fread($hrng,32));
fclose($hrng);
}
И на языке Java:
try {
SecureRandom rng = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
byte b[] = new byte[32];
rng.nextBytes(b);
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
// Обработать исключение
}
Примечание. Стандартная реализация класса SecureRandom в Java обладает очень небольшим энтропийным пулом. Для управления сеансами и опознанием пользователей в Web–приложениях этого, может быть, и достаточно, но для генерирования долгосрочных ключей маловато.
Но с непредсказуемыми случайными числами связана одна потенциальная проблема: если противник может увидеть данные, то ему достаточно сохранить случайное число и воспроизвести его! Чтобы предотвратить такую возможность, можете зашифровать канал по протоколу SSL/TLS. Но опять же это зависит от конкретной угрозы.
Противник изменяет данные
И наконец, предположим, что вам наплевать на то, что противник может увидеть данные, но изменять их он не должен. Это как раз проблема «цены в скрытом поле». Вообще–то вы должны избегать подобных решений, но если по какой–то странной причине другого выхода нет, то можете поместить в форму код аутентификации сообщения (message authentication code – MAC). Если МАС–код, возвращенный браузером, отличается от того, что вы послали, или вообще отсутствует, то данные были изменены. Можете рассматривать МАС–код как свертку секретного ключа и данных. Чаще всего для вычисления свертки применяется алгоритм хэширования НМАС. Вам нужно лишь конкатенировать значения всех скрытых полей формы (или любых полей, которые вы хотите защитить) и свернуть результат с ключом, хранящимся на сервере. На С# код выглядит так:HMACSHA1 hmac = new HMACSHA1(key);
byte[] data = UTF8Encoding.UTF8.GetBytes(formdata);
string result = Convert.ToBase64String(hmac.ComputeHash(data));
А на Perl – так:
use strict;
use Digest::HMAC_SHA1;
my $hmac = Digest::HMAC_SHA1->new($key);
$hmac->add($formdata);
my $result = $hmac->b64digest;
В PHP функции HMAC нет, но в архиве PHP Extension and Application Repository (PEAR) она имеется. (См. ссылку в разделе «Другие ресурсы».) Результат вычисления МАС–кода можно включить в скрытое поле формы:
<INPUT TYPE = HIDDEN NAME = «HMAC» VALUE = «X8lbKBNG9cVVeF9+9rtB7ewRMbs»>
Прочитав значение из поля HMAC, сервер может проверить, были ли изменены скрытые поля, для чего достаточно повторить операции конкатенирования и сворачивания.
Не используйте для этой цели функции хэширования. Применяйте МАС–коды, поскольку противник может повторить вычисление хэша. Заново же вычислить НМАС, не зная секретного ключа, невозможно.