꼰머의 보안공부

1. OpenSSL

- 네트워크를 통한 데이터 통신에 쓰이는 프로토콜인 TLS와 SSL의 오픈 소스 암호화 라이브러리
- C 언어로 작성되어 있는 중심 라이브러리 안에는, 기본적인 암호화 기능 및 여러 유틸리티 함수들이 구현되어 있음

2. HeartBleed

- 클라이언트와 서버는 계속 신호를 주고 받으며 연결상태를 확인하는데 이를 "하트비트(Heartbeat)"라 함

하트비트(Heartbeat)란?
1. 일종의 Echo Request/Echo Reply처럼 서버의 기동 여부를 진단하기 위한 프로토콜
2. 특정 Echo Request를 보내고, 반환 받을 크기를 지정하면 해당 크기만큼 Echo Reply 응답

- '하트비트' 과정 중, 서버가 클라이언트의 요청에 응답할 때 정상적인 응답내용 외 추가정보(중요정보)를 포함한 응답이 전송되어 정보가 노출될 수 있어 HeartBleed로 불림
- 서버가 클라이언트로부터 전달받은 정보의 내용과 그 정보의 길이의 일치 여부를 검증하지 않은 채 응답하여 발생

HeartBleed란?
1. 반환 받을 크기 지정 시 보낸 메세지보다 훨씬 크게 지정(최대 64KB)하여 보낼 수 있는 취약점이 존재
2. 1KB를 보내면서 64KB를 요청 할 경우 나머지 63KB는 메모리에 있는 임의 데이터가 보내짐
3. 위와 같은 동작을 반복하면 메모리상에 흐르는 임의 데이터를 지속적으로 탈취할 수 있음

- 당시 발표에 따르면, 인증 기관에서 인증받은 안전한 웹 서버의 약 17%(약 50만대)가 영향을 받을 수 있었음

3. CVE-2014-0160

- 취약한 버전의 OpenSSL은 공격자의 조작된 요청에 의해 메모리에서 중요한 정보를 얻을 수 있음.

취약한 버전 : OpenSSL 1.0.1 ~ 1.0.1f
원인 : Heartbeat Extension 패킷을 제대로 처리하지 못하여 원격 공격자가 버퍼 오버 읽기를 유발
영향 : 조작된 패킷을 통해 프로세스 메모리에서 중요한 정보를 얻을 수 있음

- [캡쳐 2] 과정을 다음에 비유할 수 있음

1. 엘리스(클라이언트)는 밥(서버)에게 봉투에 100원을 넣고, 1000원이 들었다는 정보와 함께 전송
2. 밥(서버)은 100원을 확인하고, 나머지 900원을 합하여 엘리스(클라이언트)에 응답
3. 엘리스(클라이언트)에게 900원에 해당하는 정보가 유출 됨

4. 실습

4.1) PoC 분석

- PoC는 먼저 서버와 TLS를 이용한 보안 연결을 맺는 것부터 시작하며, 보안 연결이 설정된 이후 s.send(hb) 함수를 통해 Heartbeet 요청을 전송

// 첫 필드는 TLS 레코드가 하트비트임을 명시하고 TLS버전을 알림
18 : TLS record is a heartbeat
03 02 : TLS version 1.1

// 다음으로 하트비트 메시지의 길이와 이 메시지가 하트비트 요청임을 명시
00 03 : Length
01 : Heartbeat request

// 공격의 핵심
// payload길이를 16,384바이트로 표시하고 있지만 그 만큼의 길이에 해당하는 메시지를 보내지 않음
// 16진수로 4000은 16384
40 00 : Payload length(16384bytes)

4.2) 취약점 코드

- 취약한 소스코드를 확인해 보면 사용자 요청 메시지에 대한 길이를 검사하지 않는 것을 확인할 수 있음

4.3) 취약점 실습

- 비박스에서 Heartbleed 취약점을 실습해 볼 수 있으며, HTTPS와 8443포트로 접속해야 함

- 로그인 후 공격 스크립트를 실행시키면 Heartbeat 응답 메세지를 확인할 수 있음.

* 스크립트를 실행하면 결과가 길어 확인이 불편하므로, more 명령으로 내용 확인

- Heartbeet 응답값을 확인하면 로그인정보와 쿠키값이 노출된 것을 볼 수 있으며, 이외에도 추가 정보 유출이 가능함

* 추가정보 : SSL 서버 비밀키, 세션키 등 / 노출되는 정보는 서비스 환경마다 다름

- 해당 패킷을 와이어샤크로 확인하면 [캡쳐 6]과 같음

5. 대응방안

1. 시스템 측면 방안
- 최신 업데이트를 적용
- 사용자 요청 메시지에 대한 길이를 검사하도록 코드 추가

- 업데이트 적용이 어려울 경우 버전 확인 및 Heartbeat 프로토콜 비활성화

1. Open SSL 버전 확인 명령
openssl version -a
2. Open SSL Heartbeat 활성화 여부 확인 명령
// Heartbeat 기능이 활성화되어 있는 경우 heartbeat 문자열이 검색됨
openssl s_client -connect domain.com:443 -tlsextdebug -debug -state | grep -i heartbeat

2. 네트워크 측면 방안
- SSL 서비스 포트에 대해 공격 요청 시 전송되는 |18 03 ??| 탐지 패턴 적용

alert tcp any any < > any SSL 서비스 포트 (content:"|18 03 00|"; depth: 3; content:"|01|"; distance: 2; within: 1; content:!"|00|"; within: 1; msg: "SSLv3 Malicious Heartbleed Request V2”; sid: 1;)
alert tcp any any < > any SSL 서비스 포트 (content:"|18 03 01|"; depth: 3; content:"|01|"; distance: 2; within: 1; content:!"|00|"; within: 1; msg: "TLSv1 Malicious Heartbleed Request V2"; sid: 2;)
alert tcp any any < > any SSL 서비스 포트 (content:"|18 03 02|"; depth: 3; content:"|01|"; distance: 2; within: 1; content:!"|00|"; within: 1; msg: "TLSv1.1 Malicious Heartbleed Request V2"; sid: 3;)

03 00은 SSLv3.0 / 03 01은 TLSv1.0 / 03 02는 TLSv1.1

3. 서비스 관리 측 방안
- 서버 측 SSL 비밀키(Secret Key)가 유출되었을 가능성을 배제할 수 없기 때문에 인증서 재발급 검토
- 취약점에 대한 조치가 완료된 후 사용자들의 비밀번호 재설정을 유도하여 탈취된 계정을 악용한 추가 피해를 방지하는 방안 고려

6. 참조

https://www.krcert.or.kr/data/secNoticeView.do?bulletin_writing_sequence=20884
https://heartbleed.com/
https://jmoon.co.kr/164