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德國電子政務(wù)通信系統(tǒng)組件存在多個嚴重漏洞可導(dǎo)致政府交換數(shù)據(jù)泄露

責(zé)任編輯:editor005

作者:clouds

2017-07-10 15:26:34

摘自:黑客與極客

使用發(fā)送方私鑰簽名的OSCI消息允許中間件或接收方對發(fā)送方進行身份驗證,并確認傳輸消息和元數(shù)據(jù)沒有被篡改 利用公鑰加密的OSCI消息確保通信只能在發(fā)送方、中間件和接收方之間進行,不可由第三方攻擊者讀取掌握 

G20峰會前夕,德國大力加強網(wǎng)絡(luò)安保并設(shè)立了全天候指揮中心,而最近,SEC-Consult安全研究者發(fā)現(xiàn),德國電子政務(wù)系統(tǒng)通訊庫中的在線服務(wù)計算機接口OSCI (Online Services Computer Interface)存在多個嚴重漏洞,可導(dǎo)致政府交換數(shù)據(jù)被攻擊泄露。以下是SEC-Consult的相關(guān)研究:

簡要說明

OSCI接口用于德國各個公共政府機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換,其OSCI數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是德國電子政務(wù)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)和強制性通信協(xié)議。現(xiàn)在,OSCI協(xié)議已廣泛應(yīng)用于德國各領(lǐng)域政務(wù)系統(tǒng)中,如人口登記、公共衛(wèi)生和司法管理等。OSCI協(xié)議的設(shè)計應(yīng)用基于在不受信網(wǎng)絡(luò)中提供保密性、完整性、真實性和不可否認性的安全考慮,為電子政務(wù)打造一個安全、加密和合法的數(shù)據(jù)交換傳輸渠道。

該協(xié)議的一個常用實現(xiàn)就是“OSCI-Transport” Java庫,它最早于2004年被開發(fā),并由協(xié)議開發(fā)者進行維護。在我們最近的漏洞公告中,我們描述了如何對OSCI庫進行了一些有效的攻擊研究。經(jīng)證明,攻擊者可以利用OSCI庫進行XXE注入攻擊,并能獲取到OSCI應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)部文件數(shù)據(jù)信息。基于此,攻擊者一旦獲得了對通信信道訪問控制權(quán)后,在某些特定條件下,還能對部分傳輸數(shù)據(jù)進行消息解密和偽造等嚴重操作。目前,我們還未針對OSCI作出一個完整的安全評估,但不能排除還存在其它漏洞的可能。

OSCI協(xié)議技術(shù)簡要

為了更好地了解漏洞情況,在此對OSCI協(xié)議作一點簡單的技術(shù)介紹。

OSCI協(xié)議(1.2版本)是基于XML的內(nèi)容無關(guān)協(xié)議,其通信機制通常由一個中間件來操作控制。在通信開始時,發(fā)送者必須向這個中間件發(fā)送一個請求消息。在該消息到達接收方之前,存在以下兩種應(yīng)用場景:

中間件主動向OSCI服務(wù)器發(fā)送該消息(被動接收)

OSCI服務(wù)器連接到中間件進行消息獲取(主動接收)

為了保護傳輸信息,OSCI協(xié)議定義了以下幾種可選的安全機制:

有效負載(即消息實際內(nèi)容)使用作者或發(fā)送者的私鑰進行簽名(即內(nèi)容簽名),這確保了接收方可以驗證消息的真實性

有效載荷使用最終接收者的公鑰進行加密(即內(nèi)容加密),確保信息只能由實際接收方讀取,而不能由中間件或其它第三方讀取

使用發(fā)送方私鑰簽名的OSCI消息允許中間件或接收方對發(fā)送方進行身份驗證,并確認傳輸消息和元數(shù)據(jù)沒有被篡改

利用公鑰加密的OSCI消息確保通信只能在發(fā)送方、中間件和接收方之間進行,不可由第三方攻擊者讀取掌握

測試設(shè)置

我們針對OSCI 1.6.1版本的Java庫進行了安全測試,該庫源代碼可以點此下載。但該庫中并不包含我們創(chuàng)建完整測試所需的完全代碼(也不包括中間件代碼),我們因此采用編寫虛擬代碼的方式來對缺失組件進行模擬。最終,我們對庫中一個經(jīng)過輕微修改的被動接收者實例(de.osci.osci12.samples.PassiveRecipient)進行了攻擊測試。

我們沒有對完整的OSCI實際生產(chǎn)系統(tǒng)或應(yīng)用程序進行測試,只是進行了一種簡單的模擬性安全檢查,因此,我們不能排除存在其它漏洞或攻擊路徑的可能。

所發(fā)現(xiàn)漏洞

從攻擊者角度看,主要存在兩種攻擊方法:

對通信伙伴的攻擊:攻擊者嘗試向通信伙伴發(fā)送可控制操作的OSCI消息,以便入侵對方

對通信的攻擊:攻擊者嘗試對加密和簽名OSCI消息進行解密攻擊,以獲得對這些消息的訪問控制

SEC-Consult在OSCI協(xié)議庫1.6.1版本發(fā)現(xiàn)了多個漏洞,并成功對至少一種通信場景進行了漏洞測試。鑒于這些漏洞將嚴重影響德國關(guān)鍵電子政務(wù)系統(tǒng),所以我們在此就不公布具體漏洞利用代碼,只對這些漏洞作出介紹。

對OSCI服務(wù)器的攻擊

XXE漏洞–CVE-2017-10668

OSCI消息格式基于XML標準,具備外部實體包含包含功能,開啟該功能的解析程序通常存在外部實體注入(XXE)漏洞。而OSCI庫卻明確啟用該功能,因此容易受到此類漏洞攻擊。這種攻擊除了造成拒絕服務(wù)影響外,還可能讓攻擊者獲取系統(tǒng)文件。然而,這種攻擊與其它XXE攻擊一樣存在限制:如果文件包含特定字符(如&或不可打印字符),攻擊者將無法檢索它們。

除了其他安全性影響(如拒絕服務(wù)),此漏洞可能允許攻擊者從系統(tǒng)中讀取文件。 然而,與任何XXE漏洞一樣有限制:如果文件包含一些XML特定禁止的字符(例如&,不可打印字符),攻擊者將無法檢索獲取它們。 該攻擊正常進行時,攻擊者無需獲得對原始消息的訪問控制,對于被動的OSCI接收方來說,攻擊者只需通過網(wǎng)絡(luò)即可對其形成訪問或進一步攻擊。

攻擊測試時,我們使用了OSCI挑戰(zhàn)/應(yīng)答功能,該功能允許發(fā)件人在“ 挑戰(zhàn)”元素中指定任意值,而收件人也必須在OSCI響應(yīng)的Response元素中指定該值。最終,我們成功實施了這種XXE攻擊,通過Challenge元素的設(shè)置在Response元素中獲取到了一些引用數(shù)據(jù)(如本地文件)。 在被動接收源碼中,我們發(fā)現(xiàn)攻擊者可以向OSCI服務(wù)發(fā)送一個未加密簽名消息,以從OSCI服務(wù)系統(tǒng)中讀取任意文件。

Java反序列化漏洞

另外,由于OSCI中的XML解析器包含在一個Java反序列化集成工具中,這意味著XXE漏洞會被通過Java反序列化渠道被利用。如果OSCI應(yīng)用程序存在:

從不可信來源中反序列化數(shù)據(jù)

存在漏洞的OSCI庫恰好在應(yīng)用程序的classpath路徑中

那么攻擊者可以通過向OSCI應(yīng)用程序發(fā)送特定的序列化數(shù)據(jù),觸發(fā)Java反序列化漏洞來進行帶外XXE攻擊。

對OSCI消息進行攻擊

我們通過建模,在通信信道被認為是不安全的前提下,假設(shè)了一種攻擊者能夠嗅探加密OSCI消息的場景。下圖展示了我們這種攻擊情形:

破解序列加密實現(xiàn)padding oracle攻擊–CVE-2017-10668

我們首先要解決的是數(shù)據(jù)傳輸加密,OSCI支持以下幾種加密:

3DES-CBC

AES-128-CBC

AES-192-CBC

AES-256-CBC

可以看出OSCI只支持CBC模式的數(shù)據(jù)塊密碼。當(dāng)這種加密模式使用不當(dāng)時,可能會發(fā)生幾種方式的攻擊(W3C已建議不再使用這些密碼)。對CBC最直接的攻擊是padding oracle攻擊,成功的攻擊利用將允許攻擊者破解任何加密消息。

根據(jù)OSCI標準和庫實現(xiàn)中存在的一種對解密失敗的錯誤代碼說明(此情況下表示填充無效),我們可以實現(xiàn)一種簡單的padding oracle攻擊。

由于大約需要128個請求字符來解密一個字節(jié),所以理論上,這種攻擊被認為不可行,但我們經(jīng)過優(yōu)化,創(chuàng)建了一個運行更快的破解腳本:

它支持更多常見字節(jié)(如數(shù)字、字母或打印字符)。

它基于塊結(jié)構(gòu)來預(yù)測塊內(nèi)容(如塊xmlns:ds =“http / /很可能在/www.w3.org/2000”之后)

在我們的實際測試設(shè)置中,可以在半小時內(nèi)在本地機器上破解OSCI process Delivery消息:

繞過序列簽名校驗–CVE-2017-10669

OSCI使用XML簽名來提供真實性。在過去,一般針對XML簽名的攻擊是XML簽名包裝攻擊(XSW)。

為此,我們首先研究了XML內(nèi)容哪些部分被簽名,以及驗證實際應(yīng)用程序如何訪問簽名內(nèi)容。如果接收方應(yīng)用程序可能被已驗證的XML消息的一部分欺騙,而其余部分也能正常被交換接收,則其存在XSW漏洞。OSCI庫使用一個簡單的解析器SAXParser,這也意味著很多解析邏輯由庫自身來實現(xiàn)完成,雖然這能提供更多的靈活性和便利性,但也容易帶來實現(xiàn)錯誤。

以下顯示的是一個經(jīng)過簽名的OSCI序列圖示:

...

...

 

 

...

...

 

(original content here)

 

其消息頭包含一個XML簽名,即ds:Signature元素。ds:Reference元素的URI屬性描述XML文檔的哪些部分被簽名。在該例中,它指在soap:Body內(nèi)容中具有id“body”的元素。 為了實現(xiàn)SOAP內(nèi)容體的偽造,我們需要使用兩個SOAP內(nèi)容體來創(chuàng)建一個請求,并要確保解析器會檢查原始SOAP體簽名,而實際上,原始SOAP體內(nèi)容代碼已被我們替換為另外一個被控制SOAP體。

該庫說明OSCI程序存在以下一些不當(dāng)?shù)呐渲胋ug,我們能夠利用這個bug來實施XML簽名包裝攻擊(XSW):

所有在SOAP標頭之下除ClientSignature元素之外的全部元素都必須經(jīng)過簽名

SOAP Body自身也必須經(jīng)過簽名

該庫應(yīng)該檢查文檔最后Body Id的唯一性,但存在一個使此檢查無效的bug。在實際應(yīng)用中,這意味著最后一個元素給定的ID用于簽名驗證

為了作進一步處理,SOAP Body通常位于SOAP Envelope元素下方。 對于簽名驗證來說,SOAP Body主體可以在文檔中的任何位置

漏洞影響

以上存在漏洞會對OSCI系統(tǒng)和用戶產(chǎn)生嚴重安全影響,首先,OSCI本身安全機制存在安全缺陷漏洞,這些漏洞可導(dǎo)致攻擊者實現(xiàn)對傳輸數(shù)據(jù)的攔截、篡改、破解和獲取。另外,鑒于簽名和加密機制是用戶可選設(shè)置,一旦這些設(shè)置被用戶處于真空狀態(tài),通信雙方傳輸數(shù)據(jù)也將毫無安全保密可言。

OSCI是德聯(lián)邦強制性政務(wù)系統(tǒng)標準,被廣泛應(yīng)用于各政務(wù)行業(yè)信息系統(tǒng)中。根據(jù)德國IT標準協(xié)調(diào)辦公室(KoSIT)網(wǎng)站資料,我們初步確認這些漏洞將對多家政府機構(gòu)信息系統(tǒng)造成影響。如:

公共衛(wèi)生系統(tǒng)

國民狀況登記系統(tǒng)

一些政府文件管理系統(tǒng)

人口登記系統(tǒng)

司法電子政務(wù)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(現(xiàn)已升級到OSCI 2.0版本)

相關(guān)方反應(yīng)

KoSIT根據(jù)我們提供的漏洞,已于2017年3月13日發(fā)布了新的OSCI庫補丁;

KoSIT發(fā)布了包含有更安全加密算法的OSCI更新版本;

SEC Consult已聯(lián)合德國信息安全相關(guān)機構(gòu)對漏洞進行及時修補,并建議OSCI使用方確定漏洞并盡快更新軟件。

*參考來源:sec-consult,freebuf小編clouds編譯,轉(zhuǎn)載請注明來自FreeBuf.COM

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